TRANSITION ORDRE-DÉSORDRE

Défauts localisés

Plusieurs types de défauts peuvent venir troubler cette parfaite périodicité cristalline. D'abord l'agitation thermique, qui déplace légèrement les atomes autour de leurs positions moyennes d'équilibre, mais aussi des défauts localisés. Imaginons qu'un cristal formé d'atomes de type A (par exemple du fer) contienne quelques atomes de type B (par exemple de l'aluminium) ; un atome B pourra ainsi venir se substituer à un atome A, constituant une rupture locale de la périodicité : cette irrégularité est nommée défaut ponctuel. Ici, le défaut est « par substitution ». Dans d'autres cas, l'atome « étranger », au lieu de prendre la place d'un atome normal, pourra venir se loger dans un interstice de l'édifice cristallin, en créant localement une déformation : le défaut sera qualifié d'interstitiel. Bien d'autres types de défauts ponctuels ont été observés, des plus simples aux plus complexes. Parmi les plus simples, citons encore les défauts du type lacune : il s'agit simplement d'un trou dans la structure, c'est-à-dire de l'absence d'un atome en un site où il devrait normalement se trouver.

Un défaut ponctuel provoque dans le milieu, à l'échelle atomique, une anomalie locale de potentiel qui peut trapper des électrons sur des niveaux quantifiés d'énergie, tout comme le font les noyaux des atomes. Il en résulte une spectroscopie des défauts, et les cristaux peuvent être colorés du fait de la présence de ces imperfections, que l'on nomme alors, pour cette raison, des centres colorés.

Les défauts peuvent être porteurs d'une charge électrique : en migrant sous l'effet d'un champ électrique, ils provoquent un courant. On interprète ainsi la conductibilité des électrolytes solides qui, s'ils étaient parfaits, seraient isolants.

Un traitement thermique des cristaux peut les guérir plus ou moins de leurs défauts ponctuels (recuit) ou, au contraire (chauffe suivie de trempe), les en doter.

Dans la catégorie des défauts cristallins localisés, il faut aussi citer les dislocations. Ce sont des défauts qui s'étendent le long d'une ligne dans le milieu cristallin. La présence de dislocations et la faculté qu'elles ont de migrer dans le cristal permettent d'expliquer, en particulier, la plasticité des métaux.

Désordre réticulaire

L'objet de cet article n'est pas de décrire en détail les défauts localisés, mais de s'intéresser aux divers types de désordres non localisés. Considérons donc un composé binaire AB et supposons qu'à l'état solide[...]