QUASI-CRISTAUX
Phases approximantes et défauts
La théorie mathématique sur les structures quasi périodiques permet, de plus, de prévoir l’existence de défauts structuraux particuliers (appelés défauts de phasons), ainsi que des transitions structurales réversibles avec des phases cristallines particulières. Ces défauts et ces transitions ont été observés expérimentalement. Les diagrammes de phase des alliages ternaires sont en effet particulièrement compliqués au voisinage des compositions quasi-cristallines et les phases cristallines de composition voisine ont été appelées « phases approximantes », par référence à l’approximation d’un nombre irrationnel par des quotients de nombres entiers. Par exemple, la suite des approximants du nombre d’or (1 + √5)/2 commence par 1/1, 2/1, 3/2, 5/3, 8/5, 13/8, etc. Le terme de phases approximantes est également justifié par la similitude de leurs figures de diffractions avec celles des quasi-cristaux. Les configurations atomiques locales (dans un rayon de l’ordre de 0,5 nm) des approximants semblent également très voisines de celles des quasi-cristaux, la différence venant essentiellement de l’arrangement à grande distance, périodique dans un cas et quasi périodique dans l’autre. Enfin, les propriétés physiques des approximants montrent les mêmes tendances (résistivité électrique et dureté élevées, par exemple). L’intérêt des approximants est de permettre aux méthodes classiques de la cristallographie de déterminer leur structure. Les mailles cristallines constituées d’une centaine d’atomes et souvent davantage, peuvent être analysées par l’exploitation des données de diffraction sur des monocristaux. On constate, en particulier, l’existence d’agrégats atomiques d’une cinquantaine d’atomes qui présentent déjà une symétrie icosaédrique. Les simulations de propriétés physiques et électroniques, notamment, s’appuient sur des méthodes bien éprouvées sur les structures périodiques.
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Écrit par
- Marc AUDIER : docteur, directeur de recherche au C.N.R.S.
- Michel DUNEAU : directeur de recherche au C.N.R.S.
Classification
Pour citer cet article
Marc AUDIER et Michel DUNEAU. QUASI-CRISTAUX [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
Microscopie électronique d'un quasicristal
Encyclopædia Universalis France
Diffraction électronique d'un quasicristal
Encyclopædia Universalis France
Icosaèdre aluminium-cuivre-lithium
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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DÉCOUVERTE DES QUASI-CRISTAUX
- Écrit par Bernard PIRE
- 155 mots
Dan Shechtman, Ilan Blech, Denis Gratias et John W. Cahn découvrent en 1984, dans des alliages d'aluminium et de manganèse obtenus par trempe rapide, un ordre atomique présentant une symétrie pentagonale incompatible avec la périodicité spatiale caractéristique des cristaux. Cette découverte...
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DÉCOUVERTE DU PREMIER QUASI-CRISTAL
- Écrit par Bernard PIRE
- 213 mots
Les physiciens israéliens Dan Shechtman et Ilan Blech, le Français Denis Gratias et l'Américain John W. Cahn découvrent en 1984 le premier quasi-cristal, un alliage d'aluminium et de manganèse, obtenu par trempe rapide, qui paraît posséder un ordre atomique tout à fait surprenant....
-
QUASI-CRISTAUX NATURELS
- Écrit par Bernard PIRE
- 326 mots
Les quasi-cristaux sont des arrangements très particuliers d'atomes dont la structure est fortement ordonnée à grande distance. Ils présentent souvent une symétrie pentagonale incompatible avec la périodicité spatiale caractéristique des cristaux. Depuis leur découverte en 1984, dans un alliage métallique...
-
CRISTAUX
- Écrit par Marc AUDIER, Michel DUNEAU
- 7 291 mots
- 2 médias
En 1984, on découvre une nouvelle organisation atomique dans un alliage d'aluminium-manganèse. C'est le premier exemple d'une longue liste de quasi-cristaux qui sont caractérisés par un ordre spatial non périodique, bien que très rigoureux, et une symétrie incompatible avec les réseaux périodiques classiques,... -
MATIÈRE (physique) - État solide
- Écrit par Daniel CALÉCKI
- 8 629 mots
- 12 médias
Pour comprendre l'état quasi cristallin, le plus simple est de se placer dans un espace à deux dimensions. Rappelons qu'un cristal est obtenu en pavant entièrement l'espace à l'aide d'un pavé ou de plusieurs pavés juxtaposés ; ils forment une figure qui se répète périodiquement, sans vide entre les... -
SHECHTMAN DAN (1941- )
- Écrit par Bernard PIRE
- 359 mots
Physicien et chimiste israélien, prix Nobel de chimie en 2011 pour sa découverte des quasi-cristaux. Né à Tel-Aviv (en Palestine sous mandat britannique à cette date, aujourd’hui en Israël) le 24 janvier 1941, Dan Shechtman fit ses études universitaires au département d’ingénierie mécanique de...
Voir aussi
- DURETÉ
- MATÉRIAUX SCIENCE DES
- MÉCANIQUES FABRICATIONS
- DIFFRACTION ÉLECTRONIQUE
- ISOMORPHISME, physique du solide
- RÉSISTIVITÉ, électricité
- CRISTALLOGRAPHIE
- FRAGILITÉ
- SURFACE TRAITEMENTS DE
- DÉFORMATIONS, mécanique
- DÉFAUTS, cristallographie
- DISLOCATIONS, cristallographie
- POLYÈDRE
- SOLIDIFICATION
- MAILLE, cristallographie
- CROISSANCE DES CRISTAUX
- RÉSISTANCE À LA CORROSION
- SOLIDES PHYSIQUE DES
- MÉTASTABILITÉ, chimie physique
- ICOSAÈDRE
- NOMBRE D'OR
- TRANSITION MÉTAUX DE
- RÉFLEXION, physique
- STABILITÉ, chimie
- MATIÈRE CONDENSÉE PHYSIQUE DE LA
- MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE À TRANSMISSION
- SOLIDE ÉTAT
- PHASES, physico-chimie
- MODÉLISATION
- ROTATION, mathématiques
- PAVAGE, mathématiques
- PENROSE ROGER (1931- )
- QUASI-PÉRIODICITÉ
- SYMÉTRIE NON CRISTALLINE
- CONDUCTION THERMIQUE
