Comment rendre un cristal conducteur

Bonjour tout le monde,

J'ai un problème de vocabulaire et de cerveau en bois ce matin, est-ce que quelqu'un pourrait m'expliquer cet article avec des mots simples SVP

ouch il me faudrait ressortir mes cours de maitrise la (que je ne dois plus trop avoir je crois)
vais essayer: le charactere magnetique est donne par un certain arrangement des atomes.
LE fait de compresser le materiau oblige a une sorte de rearrangement de ces atomes. Cela pousse a casser les zones magnetiques.
Dans le meme temps, les electrons libres qui etaient lies pour le magnetisme, se retrouvent libre, et donc libre pour conduire le courant -> passage au charactere conducteur.
Il y a aussi le fait que comme les atomes se retrouvent forcer a cohabiter, ils ont plus facilement tendance a echanger des electrons externes de couche de conduction -> creation la aussi de courant.

buck a écrit:

Dans le meme temps, les electrons libres qui etaient lies pour le magnetisme, se retrouvent libre, et donc libre pour conduire le courant -> passage au charactere conducteur.

yop...

j'ai un doute...

les electrons sont-il reellement lies par le magnetisme?

ne sont-ils pas lies par le fait que la structure soit justement cristalline plus que par le cote magnetique de la chose?

par exemple, dans un diamant, les atomes sont associes en tetraedres: chaque atome de carbone est lie a 4 voisins, et, comme le carbone a justement 4 electrons avec lesquels il peut faire une covalence, on tombe dans un systeme fixe dans lequel les electrons ne peuvent plus se ballader a droite a gauche...

ne serait-ce pas le meme probleme ici? quand le materiau est sous forme de cristal, alors les electrons de covalence sont tous utilises par la structure meme du cristal?

et, quand on met le cristal sous pression, alors on casse les liens entre les atomes, on casse ces relations de covalence, et les electrons redeviennent libres de naviguer..??

'jib

Moi je pense plutôt à ceci: pour qu'un matériau soit conducteur, il doit posséder des électrons volubiles, c'est à dire faiblement liés à leur atome. Ces électrons vont transporter la charge --> conduire l'électricité.

Dans le cristal MnO, l'atome d'oxygène va s'intercaler et va fixer les électrons volubiles du manganèse et les empêcher de conduire l'éctricité, car les liaisons entre Mn et O sont très fortes. Si l'on apporte une grande énergie sous forme de pression, on détruit le bel arrangement et on "libère" ainsi les électrons du manganèse qui étaient monopolisés par l'oxygène --> il redevient conducteur.

Jib: Il n'existe pas une configuration cristalline mais de nombreuses différentes. Pour les structures de base je vous renvois à la page wiki:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Structure_cristalline

cqfd

Stephane

plus que la structure du cristal en tant que telle, je parlais du fait que, un cristal, c'est, en fin de compte, un agencement des atomes de telle sorte que, si l'atome a une covalence de 4, comme le carbone, alors il va etre lie a 4 atomes autour de lui et, dans ce cas la, ca formera des tetraedres... et les 4 atomes autour de lui seront a leur tour lies a 4, etc, etc...

du coup, dans une telle structure, toutes les liaisons sont fortes et il est probablement tres dur qu'un atome lache un electron...

'jib

Les intéractions dans un cristal n'ont pas de rapport avec la valence mais pour le reste tu as tout juste

Stephane

Ce sujet me fait revenir quelques bons souvenirs des études en solid-state - un domaine vraiment passionnant en passant.

Ce qu'il faut savoir, et ce qui n'est pas abordé dans l'article, c'est que quand les atomes sont agencés dans un cristal les niveaux énergétiques des atomes individuels changent de "position" en vertue de la règle d'exclusion de Pauli. Il en résulte que les electrons du materiau occupent des bandes "continues" d'énergie et non plus des niveaux discrets.

Si la plus haute bande énergétique occupée (bande de valence) est entièrement replie par les electrons du matériau, alors il n'y a pas la possibilité pour ces electrons de se déplacer dans un champs électrique. Le matériau est isolant (pour simplifier). Si cette bande n'est pas entièrement remplie alors on a un métal du genre alcalin, conducteur d'électricité.
Revenons aux cristal isolant. Il est possible de fournir à ces electrons présent dans la bande de valence de l'énergie (sous forme de photon) pour sauter vers la bande énergétique supérieure (celle de conduction) qui elle n'est pas occupée, ce qui permet à l'électron la "joignant" d'assumer n'importe quelle énergie dans un champs electrique - le matérieu devient alors conducteur. L'écart entre ces deux bandes est justement ce que l'on appel le "gap" ou "band gap". Plus le gap est grand, plus il faut des photons énergétiques pour rendre le matériau conducteur.
Lorsque l'on comprime le cristal on rapproche les atomes entre eux, et mis à part la ré-organisation géométrique du matériau, les bandes énergétiques de valence et de conduction vont s'élargir du fait des intéraction entre les electrons (Pauli, encore). Il arrive un stade où la pression est telle, la distance entre les atomes si petite, que ces deux bandes énergétique se chevauchent (le gap devient alors nul) ce qui permet aux electrons de valence de passer librement dans la bande de conduction, leur donnant enfin la mobilité nécessaire afin de permettre la conduction electrique sous l'influence d'un champs electrique.

Ce phénomène est aussi connu pour certains gaz: Il est possible de rendre l'hydrogène conducteur d'électricité sous une pression de 250000 bars - on obtient alors de l'hydrogène métallique. D'ailleur il est supposé que cet phase de l'hydrogène est présente dans le coeur de Jupiter.

Max

Merci pour cette explication lumineuse

euh.. ah ben donc j'avais raison sur le pourquoi!! bon, j'avais tout faux sur le raisonnement, mais le resultat etait la non??

'jib

oui et non, ce n'est pas par-ce que tous les electrons de valence des atomes du cristal participent aux liaisons que le matériau est nécessairement conducteur. Il y a surtout une question ne niveaux énergétique qui entre en jeu et qui va définir en premier order quelles énergies ces electrons peuvent avoir dans un champs electrique, donc quelle mobilité ces particules auront.

Max