Un site d'atome d'oxygène manquant dans un réseau cristallin, affectant les propriétés du matériau.Une lacune d'oxygène est un défaut ponctuel dans un réseau cristallin où un atome d'oxygène manque à sa place régulière. Cette absence apparemment minime peut modifier radicalement les propriétés électroniques, optiques et magnétiques du matériau. Dans les oxydes métalliques, les lacunes d'oxygène agissent souvent comme porteurs de charge ou centres de piégeage, influençant la conductivité, l'activité catalytique et même l'ordre magnétique. Elles sont essentielles pour comprendre le comportement de nombreux matériaux fonctionnels, des semi-conducteurs aux supraconducteurs.
Le concept de défauts ponctuels dans les cristaux a été formalisé par Frenkel et Schottky dans les années 1920, les lacunes d'oxygène étant spécifiquement étudiées au milieu du XXe siècle avec la compréhension croissante des oxydes de métaux de transition.
Lorsqu'un atome d'oxygène quitte le réseau, ses deux électrons sont laissés derrière, se localisant généralement sur les ions métalliques voisins ou formant un état de défaut dans la bande interdite. Cela modifie l'équilibre de charge local et peut introduire de nouveaux niveaux d'énergie qui absorbent la lumière ou facilitent le transfert d'électrons. La lacune peut également déformer le réseau environnant, créant des champs de contrainte qui affectent l'ordre à longue portée, comme le ferromagnétisme ou la ferroélectricité.
Les lacunes d'oxygène sont conçues dans les matériaux pour des applications telles que les piles à combustible à oxyde solide, les mémoires à commutation résistive (memristors) et les catalyseurs pour la dissociation de l'eau.
Dans certains matériaux bidimensionnels, une seule lacune d'oxygène peut induire un moment magnétique suffisamment important pour être détecté à température ambiante, transformant efficacement une feuille non magnétique en aimant.
