Quasi-cristaux

 

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Pavages de Penrose
Quasi-plans

L'ordre impossible fut découvert en 1984 dans des alliages d'aluminium et de manganèse. Regardes le cristal obtenu, il présente la forme caractéristique d'un dodécaèdre pentagonal.

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Ceci n'est toutefois pas très convaincant, car il est bien connu que la pyrite FeS2 pousse de manière très fréquente sous avec un tel faciès (que l'on appelle un pyritoèdre). L'expérience de diffraction des rayons X réalisée sur de tels monocristaux, ne laissait par contre pas l'ombre d'un doute:

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Les symétries d'ordre cinq ou dix interdites par la cristallographie géométrique venaient d'être observées pour la première fois! On décida d'appeler quasi-cristaux de tels objets, et il fallu développer de nouveaux modèles pour expliquer de tels clichés de diffraction.

Après cette découverte, on trouva que de nombreux autres alliages binaires et ternaires: Al-Mn, Al-Cu-Fe, Al-Cu-Co, Al-Co-Ni, Al-Pd-Mn permettaient d'obtenir des quasi-cristaux. On peut ainsi citer: Al4Mn, Al6Mn, Al6Li3Cu, Al78Cr17Ru5, Mg32(Al,Zn)49, Al70Pd20Re10, Al71Pd21Mn8. Il s'agit donc bien d'un nouvel état de la matière. Les quasi-cristaux sont des mauvais conducteurs du courant électrique ou de la chaleur. Ils sont fragiles à basse température mais ductiles à haute température.

 

® Le modèle de Penrose prévoit des tâches de diffraction beaucoup trop fines

 

Règles de croissance très strictes Þ quasi-périodicité parfaite

 

® Un empilement aléatoire d'icosaèdres peut donner un diagramme de diffraction présentant des symétries d'ordre 5 ou 10, mais les tâches sont très larges

 

Pas de règles de croissance Þ trop de désordre

 

® Un quasi-cristal croît de manière aléatoire en essayant de conserver un ordre local icosaèdrique tout en minimisant son nombre de défauts (pas de trous) en essayant de suivre les règles de Penrose

 

Un quasi-cristal peut dans certaines conditions être plus stable qu'un monocristal

undercon.gif (4369 octets)Cette page a été mise à jour le 24/09/99.