A.1
L’alternative cristal – liquide
surfondu
Il est généralement admis qu’un liquide, quelle que soit sa composition,
peut parvenir, en se refroidissant, à franchir la température de fusion T f
en évitant de cristalliser, à condition que la vitesse de refroidissement
soit suffisamment élevée et d’autant plus facilement que le liquide est
plus visqueux.
C’est l’objet des théories « cinétiques » de tenter de quantifier l’aptitude
d’un liquide à éviter l’arrangement périodique des atomes que requiert la
cristallisation.
L’expérience montre que la cristallisation n’est pas une transformation qui affecte uniformément tout le volume d’un liquide mais plutôt
le développement progressif d’un réseau ordonné à partir de « germes »
discrets.
Depuis Tammann [1], on distingue deux étapes dans le processus de
cristallisation au-dessous de la température de fusion. Au cours de la
première étape, qu’on appelle germination, ou nucléation ou incubation,
des agrégats d’atomes qui peuvent être ordonnés, s’édifient à la faveur de
l’agitation thermique. Ces agrégats peuvent soit régresser et disparaître,
soit croître jusqu’à une taille critique. S’ils atteignent cette taille critique,
ils ne disparaissent plus et ne peuvent que croître. On les appelle alors
des germes ou embryons. Les germes précurseurs du cristal ont une
structure périodique mais contrairement au cristal ils ne présentent pas
une forme polyédrique particulière.
La formation des germes peut être grandement facilitée au contact
des parois des creusets ou à la surface d’impuretés solides. On parle
alors de nucléation hétérogène. En l’absence de ces sources d’incubation
artificielles, on dit que la nucléation est homogène.
Les germes sont très petits et ne peuvent être détectés directement. On
détermine habituellement leur concentration par une expérimentation
complexe consistant à effectuer un traitement thermique à la température choisie, à tremper l’échantillon pour figer les germes et à le réchauffer à une température où les germes peuvent grossir jusqu’à une taille
observable sans varier en nombre. La fréquence de nucléation I (c’est-
L’alternative cristal – liquide
surfondu
Il est généralement admis qu’un liquide, quelle que soit sa composition,
peut parvenir, en se refroidissant, à franchir la température de fusion T f
en évitant de cristalliser, à condition que la vitesse de refroidissement
soit suffisamment élevée et d’autant plus facilement que le liquide est
plus visqueux.
C’est l’objet des théories « cinétiques » de tenter de quantifier l’aptitude
d’un liquide à éviter l’arrangement périodique des atomes que requiert la
cristallisation.
L’expérience montre que la cristallisation n’est pas une transformation qui affecte uniformément tout le volume d’un liquide mais plutôt
le développement progressif d’un réseau ordonné à partir de « germes »
discrets.
Depuis Tammann [1], on distingue deux étapes dans le processus de
cristallisation au-dessous de la température de fusion. Au cours de la
première étape, qu’on appelle germination, ou nucléation ou incubation,
des agrégats d’atomes qui peuvent être ordonnés, s’édifient à la faveur de
l’agitation thermique. Ces agrégats peuvent soit régresser et disparaître,
soit croître jusqu’à une taille critique. S’ils atteignent cette taille critique,
ils ne disparaissent plus et ne peuvent que croître. On les appelle alors
des germes ou embryons. Les germes précurseurs du cristal ont une
structure périodique mais contrairement au cristal ils ne présentent pas
une forme polyédrique particulière.
La formation des germes peut être grandement facilitée au contact
des parois des creusets ou à la surface d’impuretés solides. On parle
alors de nucléation hétérogène. En l’absence de ces sources d’incubation
artificielles, on dit que la nucléation est homogène.
Les germes sont très petits et ne peuvent être détectés directement. On
détermine habituellement leur concentration par une expérimentation
complexe consistant à effectuer un traitement thermique à la température choisie, à tremper l’échantillon pour figer les germes et à le réchauffer à une température où les germes peuvent grossir jusqu’à une taille
observable sans varier en nombre. La fréquence de nucléation I (c’est-