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Superstructure

par musaraigne, le 12/04/2019 à 16:53 - 169 visites

Bonjour,
Je souhaiterais avoir des informations concernant les matériaux dits de superstructure. Quelle définition ? Quelle est leur cristallographie ?


Je vous remercie par avance,
Musaraigne

Réponse du Guichet du savoir

par gds_et, le 15/04/2019 à 14:58

Bonjour,

Voici la définition en anglais que nous trouvons dans Solid-State Physics, An Introduction to Principles of Materials Science : Chemistry, Materials science :

« In solid state physics, a superstructure is some additional structure that is superimposed on a given crystalline structure. A typical and important example is ferromagnetic ordering.

In a wider sense, the term superstructure applied to polymers and proteins to describe ordering on a length scale large than that of monomeric segments. »

Le Glossary of nano technology and related terms fournit quelques précisions :

« superstructure (rus. сверхструктура) — structural disturbance of a crystalline compound or alloy repeated with certain regularity thus creating a new structure with another alternation period. Basic cell of such structure – supercell – is usually a multiple of an elementary cell of the original structure.

Description

The term "superstructure" was introduced to describe the structure of ordered solid solutions. Superstructures are formed below a certain temperature (called the "order-disorder transition temperature") in cases where atoms of a certain sort are energetically preferable to be surrounded by atoms of another sort. Superstructures often originate as a result of second-order phase transitions. The formation of superstructures is accompanied by the appearance of weak additional superstructure lines in diffraction patterns used to detect and identify the type of superstructures.

One example of a superstructure is the structure of Cu-Zn alloy (brass) where in the disordered state Cu and Zn atoms are distributed with equal probability over the nodes of the body-centred lattice, and in the ordered state atoms of one type occupy nodes at the corners of cubic cells and atoms of the other type – in their centres.

Often the term "superstructure" is used to denote a structure where the growth of lattice defects (impurity atoms, vacancies, etc.) makes these defects orderly placed. Normally, this ordering is accompanied by reduction in the crystal lattice symmetry (see the Figure). »


Puisque d’après les informations ci-dessus la superstructure désigne la structure d’une solution solide ordonnée, voici en outre la définition de la solution solide que nous trouvons dans le Dictionnaire de physique de Richard Taillet :

« Mélange de deux corps purs formant un solide homogène. De façon a priori surprenante, deux solides peuvent se mélanger et constituer un corps qui possède les propriétés thermodynamiques d’une solution. Les atomes d’un des corps se trouvent alors dans l’autre corps comme des défauts cristallins, ou bien les deux corps donnent lieu à des phases solides distinctes et séparées, le milieu étant hétérogène à l’échelle microscopique mais homogène à l’échelle macroscopique (-> eutectique). Par exemple, l’acier est une solution solide de carbone dans du fer. »

En recherchant « solution solide ordonnée » dans google scholar vous trouverez plusieurs exemples de mélanges de matériaux (fer / aluminium, cuivre / aluminium, fer / gallium…) qui pourront vous servir de point de départ pour vos recherches.
Dans un second temps vous pourriez effectuer une recherche en associant les termes « superstructure » et « cristallographie » avec un matériau donné, par exemple aluminium.


Bonnes recherches.
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