TRANSITION ORDRE-DÉSORDRE

Autres exemples

Pour simplifier l'exposé, nous avons surtout raisonné sur des cas simples et en particulier, pour le désordre réticulaire, sur le cas des alliages simples. Mais, dans le domaine structural, le phénomène se manifeste également dans les cristaux mixtes ou solutions solides dans lesquels deux atomes ont des caractères chimiques assez semblables et des tailles assez voisines pour pouvoir se substituer l'un à l'autre et échanger leurs positions sans qu'il en résulte un trop grand changement d'énergie. Il suffit d'ailleurs parfois que deux types d'atomes jouent dans le cristal le même rôle structural. C'est le cas des aluminosilicates. Prenons l'exemple de KAlSi₃O₈, très commun dans la croûte terrestre sous deux formes : l'orthose (monoclinique) et le microcline (triclinique). La charpente structurale est formée par un enchaînement de tétraèdres d'oxygène aux centres de gravité desquels se trouve soit un ion Si⁴⁺, soit un ion A1³⁺. Considérons l'ensemble des positions des ions Si⁴⁺ + Al³⁺, qui forme une matrice au sens évoqué ci-dessus : dans le microcline, les ions Si⁴⁺ + Al³⁺ sont ordonnés sur les nœuds de cette matrice ; dans l'orthose, ils sont désordonnés, en ce sens qu'en chacun des sites les probabilités de trouver un Al³⁺ ou un Si⁴⁺ sont respectivement 1/4 et 3/4, conformément à la formule globale. Ici, le désordre conduit à une augmentation de la symétrie macroscopique (de triclinique à monoclinique). Ce changement de symétrie, accompagné d'une légère modification de la taille et de la forme de la maille cristalline, est d'ailleurs une conséquence naturelle et très souvent observée de la transformation ordre-désordre.

Signalons enfin que si, jusqu'ici, nous avons essentiellement parlé de substitution et d'échange de deux atomes ou ions de types différents, l'un de ces atomes peut, dans certains cas, être remplacé par une lacune, c'est-à-dire l'absence d'atome. C'est le cas pour une structure dans laquelle un certain atome peut occuper indifféremment l'une ou l'autre de deux positions et sauter de l'une à l'autre. On peut dire alors qu'il y a un phénomène d'ordre-désordre pour le système ion-lacune. Une autre généralisation consiste à considérer les structures dans lesquelles une molécule peut posséder plusieurs orientations distinctes dans la structure ; ce cas n'est pas rare dans les cristaux organiques.

Toutes ces éventualités sont justiciables de considérations semblables à celles que nous avons exposées à propos des alliages et ont le même type de répercussions sur les propriétés physiques macroscopiques.

En ce qui concerne les travaux relatifs au désordre topologique, ils débouchent aussi bien sur l'étude des liquides que sur celle des verres et des substances amorphes parmi lesquelles les semi-conducteurs amorphes, en particulier, prennent une importance technique croissante.

Les cristaux liquides constituent un autre champ d'investigation des phénomènes d'ordre partiel. Ils offrent une très grande variété de circonstances et méritent à eux seuls une description particulière.

Enfin, il faut retenir que les études mathématiques sur l'ordre dans la matière condensée sont encore loin d'être épuisées. De nouveaux concepts, tels que celui de la percolation, ont été introduits, dont les applications dépassent d'ailleurs largement le strict champ de l'ordre-désordre en physique.