Chemistry and functionality of inorganic materials

Enseignants

Garcia Yann;

Langue
d'enseignement

Anglais

Thèmes abordés

L'enseignement abordera les thèmes suivants :
- 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.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :
1	Ce cours s'adresse aux étudiants ayant une formation de base en chimie inorganique et désireux de compléter leur cursus par des notions solides concernant la physico-chimie des matériaux inorganiques fonctionnels. Il vise à donner une compréhension fondamentale de la liaison chimique dans les solides et à illustrer les multiples applications qui en découlent. La fonctionnalité associée à électronique moléculaire est également abordée en s'appuyant sur une approche orbitalaire et structurale.

Contenu

I. Défauts ponctuels et non-stœchiométrie : types de défauts, origine des défauts cristallins intrinsèques, défauts ponctuels (notation de Kröger-Vink), non-stœchiométrie, 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 : concepts de base, magnétisme moléculaire, 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 (MuSR). 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, matériaux à transition de spin, 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).
VII. Propriétés optiques et diélectriques des solides : lasers inorganiques, propriétés diélectriques coopératives (ferroélectricité, piézoélectricité).

Méthodes d'enseignement

Cours magistral ou classe inversée.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

Examen oral (15/20) et défense oral d'un projet (5/20) en présence d'un ou plusieurs évaluateurs externes (professeurs invités étrangers).

Autres infos

Préalables :
Cours de chimie inorganique (CHM 1331 et CHM 2130). Notions de base de cristallographie (CHM 1251A).
Le cours peut être donné partiellement ou totalement par un enseignant invité.
 

Ressources
en ligne

Moodle

Bibliographie

 - 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.
- Fascicle containing a copy of overhead transparencies used by the teacher.

Support de cours

• syllabus LCHM2231 (à la DUC)

Faculté ou entité
en charge

CHIM