Chimie et fonctionnalité des matériaux inorganiques
[CHM2231]
[45h + 15h] 6 crédits
Enseignants :
Langue d'enseignement : Français
Niveau : Second cycle
Objectifs (en termes de compétences)
Objet de l'activité (principaux thèmes à aborder)
- les différents types de défauts dans les solides inorganiques et leurs mécanismes de formation.
- la description de la liaison chimique dans les solides inorganiques (théorie des bandes)
- la description des propriétés électriques (conducteurs, semi-conducteurs, supraconducteurs), magnétiques, optiques et photo-physiques des principaux solides inorganiques, et les applications courantes dans le domaine porteur des matériaux fonctionnels.
Résumé : Contenu et Méthodes
I. Défauts ponctuels et non-stchiométrie : types de défauts, origine des défauts cristallins intrinsèques, défauts ponctuels (notation de Kröger-Vink), non-stchiométrie, défauts étendus.
II. Structure électronique et propriétés électriques des solides : la liaison dans les solides (théorie des bandes), relation entre structure de bandes et propriétés électroniques, semi-conducteurs, propriétés électriques de quelques solides inorganiques (monoxydes MO de la série 3d, sulfures MS2 de métaux de transition), conducteurs ioniques et moléculaires.
III. Propriétés magnétiques des matériaux : rappel des concepts de base, magnétisme associé aux électrons de conduction, magnétisme collectif associé aux ions.
IV. Techniques d'analyse du magnétisme : susceptomètres basés sur la mesure d'une force ou d'une induction. Résonance paramagnétique électronique (RPE). Spectroscopie de relaxation de spin du muon (mSR). Diffraction des neutrons (aspects structuraux, carte de densité de spin). Dichroïsme magnétique (XMCD).
V. Matériaux magnétiques divers et applications : ferrites, grenats, aimants durs et mous, aimants et bistables moléculaires, photo-commutateurs et matériaux hybrides.
VI. Les matériaux supraconducteurs : conductivité métallique et supraconductivité, historique de la supraconductivité, théorie BCS, les oxydes supraconducteurs à haute température critique, applications des supraconducteurs.
VII. Propriétés optiques et diélectriques des solides : lasers inorganiques, propriétés diélectriques coopératives (ferroélectricité, piézoélectricité).
Autres informations (Pré-requis, Evaluation, Support, ...)
Mode d'évaluation : Examen oral
Supports :
- Introduction à la chimie du solide, L. Smart and E. Moore (trad. J.-P. Jolivet), Masson, 1997.
- Solid State Chemistry and its Applications, A.R. West, Wiley, 1984.
- Molecular Magnetism, O. Kahn, Wiley, 1993.
- Fascicule reprenant la copie des transparents utilisés par l'enseignant.