UE Cristallographie (PHY 653)

Cours Magistraux :

Les étudiants disposent d’un fascicule à semi rempli, qu’il faudra compléter en suivant les séances de cours. Les cours se décomposent en 5 séances de 2 heures, les deux premières sont consacrés aux rappels de cristallochimie et aux symétries cristallines, et les trois suivantes sont dédiées à l’interaction rayonnement matière, plus particulièrement la diffraction des rayons X sur un cristal.

Travaux Dirigés :

5 séances de TD de 2h qui permettront de travailler sur un certain nombre d’exercices du fascicule de TD et le reste des exercices seront sous forme de travail personnel à faire à la maison, avec corrigés à l’appui.

Travaux Pratiques :

1 séance de travaux pratiques de 5h se déroulant à la plateforme de cristallographie au bâtiment D de PHitem, à Grenoble. Il faudra décrire la structure cristalline de trois matériaux : MnO, NiO et BaTiO3 à partir de l’exploitation de clichés et diagrammes de diffraction. L’un des clichés sera enregistré à partir de l’expérience de Debye-Sherrer. Une expérience de Fluorescence X sur un acier et un minerai sera réalisée afin de déterminer leur composition chimique.

Partie 1 : Symétries dans le cristal
•    Connaitre les éléments de symétrie d’orientation
•    Connaitre les éléments de symétrie de translation
•    Maitriser la notation des groupes d’espace
•    Savoir décrire une structure cristalline
•    Savoir lire les tables internationales de cristallographie

Partie 2 : Interaction du rayonnement avec la matière 
•    Maitriser le réseau réciproque d’un cristal
•    Connaitre les différentes sources de rayons X
•    Connaitre les phénomènes consécutifs à l’interaction rayons X-matière
•    Maitriser la théorie de la diffraction des rayons X sur un cristal (Construction d’Ewald)
•    Savoir retrouver les extinctions systématiques à partir du calcul du facteur de structure
•    Connaitre les spécificités de la diffraction neutronique
•    Savoir reconstruire le réseau réciproque à partir d’un jeu de données de diffraction électronique.

Notions de cristallochimie acquises en L1 : système cristallin, mode de réseau, réseau de Bravais, paramètres de maille, compacité, coordinence, structures métalliques, structures ioniques.

• Notions de cristallochimie acquises en L1 : Système cristallin, mode de réseau, réseau de Bravais, paramètres de maille, compacité, coordinence, structures métalliques, structures ioniques.

Rappels cristallochimie
- Généralités sur les matériaux
- L’état cristallin, la maille, le système cristallin, le réseau, le réseau de Bravais
- Les plans réticulaires
Symétrie cristalline
- Symétrie d’orientation, axes, inversion, miroir
- Groupe ponctuel, projection stéréographique
- Symétrie de translations, axes hélicoïdaux, miroirs avec glissement
- Groupe d’espace
-  Les tables internationales de cristallographie
Interaction du rayonnement avec la matière cristalline
-  Comprendre la figure de diffraction sur un matériau : le réseau réciproque
-  Production des rayons X
-  Absorption X 
-  Fluorescence X pour la détermination de la composition de la matière
-  Diffusion des rayons X
-  Diffraction des rayons X, Loi de Bragg, facteur de structure, conditions d’extinction, Sphère d’Ewald, diffraction sur monocristal et sur poudre
-  Diffraction des neutrons
-  Microscopie électronique en transmission, diffraction électronique, reconstruction du réseau réciproque afin de déduire la maille et les symétrie d’un cristal.

Cours magistral, travaux dirigés, travaux pratiques

Exploiter les données à des fins d’analyse

Introduction à la cristallographie, la physique cristalline et la cristallochimie, Jean Muller, Ellipses