TRANSITION ORDRE-DÉSORDRE

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Composé binaire AB : ordre et désordre

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Ordre ferromagnétique et désordre paramagnétique

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Désordre réticulaire du type glace

Désordre réticulaire du type glace
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Désordre topologique

Désordre topologique
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Désordre réticulaire et désordre topologique

L'ordre qui règne dans un cristal est caractérisé par le fait que l'arrangement des atomes autour d'un point r se retrouve identique en tous les points r + l, l étant l'une quelconque des translations du réseau :

On peut tout aussi bien dire que l'édifice cristallin est ramené en coïncidence avec lui-même par l'une quelconque des translations l. Dans un tel assemblage, la notion de périodicité se substitue donc, à l'échelle atomique, à celle d'homogénéité.

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.

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Écrit par :

  • : professeur émérite à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie, membre de l'Académie des sciences, ancien ministre

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Pour citer l’article

Hubert CURIEN, « TRANSITION ORDRE-DÉSORDRE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 18 janvier 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/transition-ordre-desordre/