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Modeler des nano-objets dans des moules de cristalArticle de référence | Réf : NM620 v1
Auteur(s) : Tiberiu MINEA
Date de publication : 10 mars 2005
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Tiberiu MINEA est Chargé de Recherche CNRS Institut des Matériaux Jean Rouxel – IMN
Laboratoire des Plasmas et des Couches Minces – LPCM Tiberiu.Minea@cnrs-imn.fr
1.1 Carbone sous forme cristalline (du graphite aux NTC)
* Le graphite est un semi-métal (sans barrière énergétique ni recouvrement entre les bandes de valence et de conduction) avec une petite dispersion des bandes perpendiculairement au plan
Le carbone est un élément primordial pour la vie, inéluctablement présent dans les matières organiques sous toutes leurs formes. La richesse des combinaisons possibles du carbone (liaisons chimiques) est due à son allotropie, hybridation des orbitales électroniques : tétraèdre – sp3, plane – sp2, orthogonale – sp. Cette particularité de reconfiguration des couches électroniques confère au carbone un caractère unique parmi les éléments du système périodique, au niveau stabilité et inertie chimique, avec une diversité de structures cristallographiques.
** Le diamant présente une structure de deux systèmes cubiques à faces centrées – CFC – décalés d'un quart de maille.
*** L'insertion d'un pentagone dans un plan de graphite induit une courbure positive du plan, alors qu'un heptagone induit une courbure négative
Le graphite représente la forme cristalline la plus stable du carbone caractérisée par rapport à l'énergie de liaison (25 eV/mole). Les atomes disposés en nid d'abeilles sont ordonnés en plans successifs décalés généralement d'une demi-maille (figure 1). Cet arrangement engendre une redistribution électronique induite par la symétrie des orbitales π (sp2) dans les cycles hexagonaux qui rend le graphite électriquement conducteur ...
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(1) - SUTTON (A.P.) - Electronic Structure of Materials. - OUP, Oxford (1993).
(2) - HARRISON (W.A.) - Electronic Structure and the Properties of Solids. - The Physics of the Chemical Bond, Dover (1989).
(3) - BERNIER (P.), LEFRANT (S.) - Carbone dans tous ces états. - Gordon and Breach, Paris (1997).
(4) - KROTO (H.W.), HEATH (J.P.), O'BRIEN (S.C.), CURL (R.F.), SMALLEY (R.E.) - C60 Buckminsterfullerene. - Nature 318, 162-163 (1985).
(5) - OBERLIN (A.), ENDO (M.), KOYAMA (T.) - Filamentous growth of carbon through benzene decomposition. - J. Crystal Growth, 32, 335-337 (1976).
(6) - IIJIMA (S.) - Helical microtubules of graphitic carbon. - Nature 354, 56-58 (1991).
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