Site interstitiel

En cristallographie , les sites interstitiels , les trous ou les vides sont les espaces vides qui existent entre les empilements d'atomes (sphères) dans la structure cristalline .

Les trous sont faciles à voir si vous essayez d' empiler des cercles ensemble ; peu importe à quel point vous les rapprochez ou comment vous les disposez, vous aurez un espace vide entre les deux. Il en va de même dans une cellule unitaire ; peu importe comment les atomes sont disposés, il y aura des sites interstitiels présents entre les atomes. Ces sites ou trous peuvent être remplis par d'autres atomes ( défaut interstitiel ). L'image avec des cercles empilés n'est qu'une représentation 2D. Dans un réseau cristallin , les atomes (sphères) seraient empilés dans un arrangement 3D . Cela donne des sites interstitiels de formes différentes selon l'agencement des atomes dans le réseau.

Une cellule unitaire compacte, à la fois cubique à faces centrées et hexagonale compacte, peut former deux trous de formes différentes. En regardant les trois sphères vertes dans l'illustration d'empilement hexagonal en haut de la page, elles forment un trou en forme de triangle. Si un atome est disposé au-dessus de ce trou triangulaire, il forme un trou interstitiel tétraédrique. Si les trois atomes de la couche au-dessus sont tournés et que leur trou triangulaire se trouve au-dessus de celui-ci, il forme un trou interstitiel octaédrique. Dans une structure compacte, il y a 4 atomes par cellule unitaire et elle aura 4 vides octaédriques (rapport 1:1) et 8 vides tétraédriques (rapport 1:2) par cellule unitaire. Le vide tétraédrique est de plus petite taille et pourrait contenir un atome avec un rayon 0,225 fois la taille des atomes constituant le réseau. Un vide octaédrique pourrait contenir un atome avec un rayon de 0,414 fois la taille des atomes constituant le réseau. Un atome qui remplit cet espace vide pourrait être plus grand que ce rapport de rayon idéal, ce qui conduirait à un réseau déformé en raison de l'expulsion des atomes environnants, mais il ne peut pas être plus petit que ce rapport.

Si la moitié des sites tétraédriques du réseau FCC parent sont remplis par des ions de charge opposée, la structure formée est la structure cristalline de zincblende . Si tous les sites tétraédriques du réseau FCC parent sont remplis par des ions de charge opposée, la structure formée est la structure fluorite ou antifluorite. Si tous les sites octaédriques du réseau FCC parent sont remplis par des ions de charge opposée, la structure formée est la structure sel gemme .

Si la moitié des sites tétraédriques du réseau HCP parent sont occupés par des ions de charge opposée, la structure formée est la structure cristalline de wurtzite. Si tous les sites octaédriques du réseau HCP anionique sont occupés par des cations, la structure formée est la structure d'arséniure de nickel.

Une cellule unitaire cubique simple, avec des piles d'atomes disposées comme si elles étaient aux huit coins d'un cube, formerait un seul trou ou vide cubique au centre. Si ces vides sont occupés par des ions de charge opposée à celle du réseau parent, la structure du chlorure de césium se forme.

Une cellule unitaire cubique centrée sur le corps comporte six vides octaédriques situés au centre de chaque face de la cellule unitaire, et douze autres situés au milieu de chaque bord de la même cellule, pour un total de six vides octaédriques nets. De plus, il existe 24 vides tétraédriques situés dans un espacement carré autour de chaque vide octaédrique, pour un total de douze vides tétraédriques nets. Ces vides tétraédriques ne sont pas des maxima locaux et ne sont pas techniquement des vides, mais ils apparaissent occasionnellement dans des cellules unitaires multiatomiques.

Un défaut interstitiel fait référence à des atomes supplémentaires occupant certains sites interstitiels au hasard en tant que défauts cristallographiques dans un cristal qui a normalement des sites interstitiels vides par défaut.