Structure de la matière

Ce cours donne des bases en cristallographie et en physique des rayons X.
 UE optionnelle du S6 de 5 ECTS : 20 h de cours, 20 h de tds, 8 h de tps.

Enseignants

Cours      Claire Laulhé
TD            Alexandra Palacio-Morales
TP             Claire Laulhé

Programme :   présentation de l’UE

Introduction
– Premier aperçu des structures dans les trois principaux états de la matière : solide, liquide, gaz.
– A l’équilibre thermodynamique : diagrammes de phases.
– En dehors de l’équilibre thermodynamique : exemples de structures dans des états métastables et applications.

Cohésion de la matière
– Les différents types de liaisons
– Structures type : le sel de cuisine, le silicium, le diamant, le graphite …
– Énergie potentielle de cohésion, comportement élastique, rigidité.

Symétries ponctuelles
– Définitions : symétrie d’orientation, opération de symétrie, élément de symétrie.
– Notions de groupe de symétrie.
– Principe de Curie, exemples d’application.

Les cristaux
– Le cristal périodique : un motif répété aux noeuds d’un réseau. Notion de famille de plans réticulaires.
– Construction des groupes spatiaux de symétrie (groupes de symétrie des cristaux).
– Réseau réciproque.

Etude des structures atomiques par diffraction des rayons X
– Diffusion par une assemblée d’atomes quelconque, facteur de diffusion atomique.
– Diffraction par les cristaux : loi de Bragg, facteur de structure.
– Mise en œuvre expérimentale : les différents types de diffractomètres, méthodes d’affinement des structures cristallines.

Défauts dans les cristaux : influence sur les propriétés physiques
– Défauts ponctuels : lacune, interstitiel, impureté substitutionnelle. Exemples de leur influence sur les propriétés physiques : effet laser, couleur des cristaux, …
– Défauts linéaires : exemple des dislocations et de leur rôle sur les propriétés mécaniques des cristaux.

Cette UE comprend 2 TPs  : diffraction sur poudre et diffraction par un solide cristallin.

Ouvrages conseillés

Cristallographie géométrique et radio-cristallographie, J-J Rousseau & A. Guibaud,  Dunod 2007.
Problèmes de cristallographie, J Lazjerowicz-Brunneteau et P. Ducros, Dunod 1967.                                                                                                 – Diffraction des rayonnements : introduction aux concepts et méthodes, J. Protas, Dunod 1999

 Documents

Plan Cours
Introduction 
Chapitre I       Chapitre II       Chapitre III       Chapitre IV

Chapitre V       Chapitre VI