TRANSITION ORDRE-DÉSORDRE

Diffraction des rayons X, des électrons et des neutrons

Considérons à nouveau la figure. Dans l'état d'ordre a, la périodicité, rigoureuse, est celle qui est indiquée par la flèche. Dans l'état de désordre, seule la matrice reste périodique, le solide ne l'étant plus au sens strict. Cela correspond, dans le schéma adopté, à une périodicité moyenne en b moitié de la périodicité rigoureuse en a. On sait que la figure de diffraction correspond à une transformation de Fourier de l'espace physique que constitue le milieu diffractant. À une périodicité du diffracteur deux fois moins serrée correspond donc une densité linéaire de taches de diffraction deux fois plus grande : ainsi, lorsque l'on passe du désordre à l'ordre, de nouvelles taches apparaissent sur les diagrammes de diffraction. Elles sont dites taches d'ordre ou de surstructure. Leur étude quantitative permet de caractériser le degré d'ordre et permet en particulier de calculer les paramètres d'ordre.

Pour que les taches de surstructure apparaissent effectivement, encore faut-il que les pouvoirs diffusants individuels des atomes A et B soient différents, sinon les deux schémas a et b apparaîtront pour les rayons X comme identiques. C'est pratiquement le cas si les atomes A et B sont très voisins dans la classification périodique. Il est alors nécessaire d'utiliser d'autres particules diffractantes pour lesquelles A et B apparaîtront comme différents : c'est ainsi que la diffraction des neutrons rend de grands services dans l'étude de l'ordre-désordre. La diffraction des électrons est utile elle aussi, plus spécialement pour l'observation des phénomènes dans les échantillons en couches minces.

Dans le cas du désordre topologique, ce sont également les méthodes de diffraction qui sont les plus commodes pour déterminer la fonction de distribution radiale g(r) qui se déduit, par transformation de Fourier, de la répartition des intensités dans un diagramme de diffraction, qui est alors continu, et non plus formé de faisceaux discrets. En diffraction de neutrons, il est même possible d'aller plus loin. En effet, l'énergie des neutrons thermiques utilisés étant faible, elle peut varier de quantités relativement notables lorsque les atomes sur lesquels les neutrons se diffractent sont en mouvement. En mesurant non seulement le nombre de neutrons diffusés dans les différentes directions, mais aussi leur énergie, on peut, par transformation de Fourier, en déduire une fonction de distribution spatio-temporelle (van Hove) qui permet de décrire non seulement la géométrie moyenne du milieu, mais encore son évolution dans le temps. Cette méthode permet ainsi d'étudier la manière dont les atomes se déplacent les uns par rapport aux autres.

Variations avec l'ordre des propriétés physiques du milieu

La résistivité électrique est un paramètre particulièrement sensible à l'état d'ordre. Elle présente une discontinuité à la température critique T_c. Elle est plus faible dans l'état ordonné que dans l'état désordonné : en effet, le désordre, qui rompt la périodicité stricte, est un défaut qui introduit une nouvelle cause de résistance à la propagation des électrons dans le cristal. La mesure de la résistivité électrique constitue donc une méthode efficace pour la détection de transformations ordre-désordre.

Les propriétés mécaniques des alliages sont également modifiées et présentent[...]