« Cristallographie géométrique/Introduction » : différence entre les versions

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Il existe aussi des composés chimiques qui existent sous forme cristalline et amorphe, et le dioxyde de silicium SiO{{ind|2}} en est encore une fois un bon exemple : il existe un verre de silice amorphe. L'arrangement périodique des atomes dans un cristal est celui pour lequel l'énergie libre totale du système est minimal. Un cristal est thermodynamiquement stable, au contraire des matériaux amorphes qui ne le sont pas. Les solides amorphes tendent donc à évoluer progressivement vers une forme cristalline, les atomes se déplaçant lentement mais surement vers leur position d'équilibre. Cependant, précisons que si les solides amorphes ne sont pas stables à proprement parler, leur évolution est tellement lente qu'on peut les considérer comme presque stables : ils sont dits métastables. Pour l'illustrer, reprenons l'exemple du quartz. Dans les conditions normales de température et de pression, la structure du quartz α est stable, alors que celle de la stishovite (son polymorphe de haute pression), n'est que métastable. La stishovite évolue donc en quartz α dans des conditions normales de température et de pression, mais cette transformation est très lente et peut durer quelques milliers d'années.
 
===Les cristaux réels ont des défauts dans leur organisation cristalline===
=== Cristal parfait et cristal réel ===
Un « cristal parfait » est un solide dans lequel des atomes identiques sont ordonnés de façon périodique à l'infini dans les trois directions de l'espace. Un tel cristal n'existe pas mais peut-être utilisé comme modèle, par exemple pour calculer les états quantiques d'électrons soumis à un potentiel périodique (ondes de Bloch).
 
Les cristaux vu plus haut sont des '''cristaux parfaits''', où des atomes identiques sont ordonnés de façon périodique à l'infini dans les trois directions de l'espace. Un tel cristal n'existe pas dans le monde réel, car tous les cristaux réels ont des défauts qui perturbent la parfaite organisation périodique du cristal. Les défauts les plus simples sont les ''défauts ponctuels'', où des atomes manquants à un point bien précis du cristal, un atome étranger inséré quelque part, des atomes déplacés, etc. Mais il existe d'autres défauts plus complexes, dont la géométrie est est à une, deux ou trois dimensions. On fait ainsi la distinction entre :
Un « cristal réel » est un cristal qui présente des défauts de structure :
* défauts ponctuels, de dimension 0 (lacunes, atomes intersticiels) ;
* défauts linéaires, de dimension 1 (dislocations) ;
* défauts de dimension 2 (joints de grains dans les polycristaux) ;
* défauts volumiques (macles, pores).
 
Les défauts sont présents dans tous les cristaux. Ils ne gênent généralement pas lors d'expériences de caractérisation et sont même nécessaires : sans défaut, les réflexions de diffraction d'un cristal seraient trop fines pour être mesurées correctement et l'analyse de leurs intensités devrait faire appel à la théorie dynamique de la diffraction, qui n'est pas implémentée dans la majorité des programmes dédiés. D'autre part, les défauts livrentfont souventpartie une explication pour ledu mécanisme de certaines propriétés physiques,. commeC'est le cas pour la conductivité électrique d'origine ionique : les ions soumis à un champ électrique se déplacent dans le cristal par l'intermédiaire de lacunes. Les déformations plastiques dans les cristaux sont expliqués par le glissement de plans atomiques, qui est facilité par la présence de défauts.
 
Les modèles de cristaux parfaits sont utilisés comme un modèle idéal, qui permet d'approximer le comportement d'un cristal réel. On l'utilise par exemple pour calculer les états quantiques d'électrons soumis à un potentiel périodique (ondes de Bloch).
 
== Historique ==
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