Un élément chimique qui peut s'accumuler aux joints de grains et modifier les interactions magnétiques.Le phosphore est un élément chimique de symbole P et de numéro atomique 15. C'est un non-métal qui existe sous plusieurs formes allotropiques, notamment le phosphore blanc, rouge et noir. En science des matériaux, le phosphore est remarquable pour sa capacité à s'accumuler aux joints de grains—les interfaces entre les cristaux d'un matériau polycristallin—où il peut modifier considérablement les propriétés du matériau, y compris les interactions magnétiques. Cela est particulièrement pertinent dans les aciers et autres alliages, où la ségrégation du phosphore peut fragiliser le matériau, mais cela joue également un rôle dans les matériaux magnétiques, où il peut modifier le couplage d'échange entre les atomes magnétiques.
Le phosphore a été découvert en 1669 par Hennig Brand, un alchimiste allemand, qui l'a isolé à partir de l'urine. Son rôle dans la ségrégation aux joints de grains a été reconnu au milieu du XXe siècle, en particulier dans les études sur la fragilisation de l'acier, avec des contributions significatives de chercheurs comme Eric D. Hondros et d'autres dans les années 1960 et 1970.
Les atomes de phosphore sont plus petits que de nombreux atomes métalliques, de sorte que lorsqu'ils se séparent aux joints de grains, ils occupent des sites interstitiels ou substitutionnels, déformant le réseau local et modifiant la structure électronique. Cela peut altérer les interactions d'échange magnétique entre les atomes magnétiques voisins (comme le fer ou le nickel) en modifiant la distance et la liaison entre eux. Dans certains cas, le phosphore peut réduire le moment magnétique ou changer la température de Curie. La ségrégation est entraînée par la réduction de l'énergie libre lorsque le phosphore se trouve au joint plutôt que dans le volume, et elle est influencée par la température et la composition du matériau.
Le phosphore est utilisé comme dopant dans les semi-conducteurs au silicium pour créer des matériaux de type n, et son comportement de ségrégation est contrôlé dans la fabrication de l'acier pour éviter la fragilité. Dans les matériaux magnétiques, le phosphore est parfois ajouté pour ajuster les propriétés magnétiques, comme dans certains alliages magnétiques doux.
Le phosphore blanc brille dans l'obscurité grâce à la chimiluminescence—une propriété qui lui a valu le nom de 'phosphore', qui signifie 'porteur de lumière' en grec.
