grandeur

espacement du réseau

La distance entre les points adjacents d'un réseau cristallin.
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Description

La distance interréticulaire est la distance entre les points adjacents d'un réseau cristallin, l'arrangement tridimensionnel périodique des atomes, des ions ou des molécules dans un solide. C'est un paramètre structural fondamental qui détermine de nombreuses propriétés physiques d'un matériau, notamment sa densité, sa résistance mécanique et son comportement électronique. Dans un cristal parfait, la distance interréticulaire est uniforme, mais les matériaux réels présentent souvent des défauts ou des contraintes qui la modifient localement. Cette distance est typiquement de l'ordre de quelques angströms (10^-10 mètres), comparable à la taille d'un atome.

Histoire

Le concept est issu des travaux du début du XXe siècle sur la cristallographie aux rayons X menés par Max von Laue, William Henry Bragg et William Lawrence Bragg, qui ont démontré que les cristaux agissent comme des réseaux de diffraction pour les rayons X. Les premières mesures de la distance interréticulaire ont été réalisées en 1912-1913.

Comment ça marche

Dans un cristal, les atomes sont maintenus dans des positions d'équilibre par un équilibre entre forces attractives et répulsives. La distance interréticulaire est la distance d'équilibre qui minimise l'énergie totale du système. Elle peut être mesurée directement par diffraction des rayons X, où l'interférence constructive des rayons X diffusés par le réseau périodique suit la loi de Bragg : nλ = 2d sinθ, où d est la distance interréticulaire. Cette distance dépend de l'espèce atomique, du type de liaison et des conditions externes comme la température et la pression. Par exemple, chauffer un cristal augmente les vibrations atomiques et dilate généralement le réseau, tandis que l'application d'une pression le comprime.

En pratique

La distance interréticulaire est utilisée pour caractériser les matériaux dans la fabrication de semi-conducteurs, pour calibrer les diffractomètres à rayons X et à neutrons, et pour étudier les transitions de phase et les contraintes dans les alliages d'ingénierie.

Anecdote

La distance interréticulaire du silicium, d'environ 0,543 nanomètres, est si précisément connue qu'elle a servi à redéfinir le kilogramme en 2019 dans le cadre du projet Avogadro.

Concept graph →

Formules

$$2d \sin\theta = n\lambda$$
Constructive interference occurs when path difference equals integer wavelengths.
Ce qu'il y a dans la formule
dvariableInterplanar spacing of the crystal lattice — espacement du réseau metre
θvariableGlancing angle of incidence (and reflection) relative to the planes — angle radian
nvariableOrder of reflection (positive integer) — diffraction order
λvariableWavelength of the incident wave — longueur d'onde metre
sinopérateurTrigonometric sine of the angle — sine function

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