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Auteur(s)
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Mireille DEFRANCESCHI : Agrégée de sciences physiques - Docteur d’État en sciences physiques - Directeur de recherche au Commissariat à l’énergie atomique
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Lire l’articleINTRODUCTION
En physique et en chimie, on parle d’agrégat atomique ou moléculaire quand des atomes ou des molécules sont assemblés par des forces telles qu’ils forment des entités pouvant facilement être identifiées.
Bien que la notion d’agrégat soit très récente, certains agrégats se forment naturellement et d’autres sont utilisés par l’homme depuis très longtemps.
Les premières études théoriques et expérimentales des agrégats de carbone remontent aux années 1960. Actuellement, on sait produire des agrégats de tous les éléments, de toutes les tailles (de quelques atomes à quelques dizaines ou centaines d’atomes).
Au niveau de la recherche, l’intérêt va plutôt aux agrégats de taille petite, supportés (par exemple, placés dans une matrice) ou en phase gazeuse, pour en étudier la structure, la stabilité, les fragments issus de la dissociation ou pour des applications dédiées dont des exemples sont donnés dans cet article. Depuis peu, on assiste à une véritable explosion de l’utilisation d’agrégats pour les nanotechnologies ; l’exigence de miniaturisation des composants électroniques suscite un intérêt grandissant pour des systèmes moléculaires de dimension de l’ordre de grandeur du nanomètre.
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Discussion sur la chimie-physique des agrégats1. Définition du concept
Les agrégats sont des particules constituées d’un nombre limité d’atomes ou de molécules (appelés dans la suite composants), liés par diverses liaisons ; cela va de l’agrégat composé de deux atomes à celui comportant quelques centaines d’atomes.
dans la suite, la notion d’agrégat en géologie sera ignorée car, malgré l’analogie de vocabulaire, il ne s’agit pas de la même notion : les roches sont formées d’agrégats de divers minéraux tels que le quartz et le feldspath dans le granite.
Préciser la notion d’agrégat n’est pas aisé car il n’existe pas de définition rigoureuse et, en particulier, il est relativement difficile de distinguer précisément ce qu’est un agrégat et ce qu’est une molécule. Considérons le cas de l’agrégat de carbone C60 (« foot- ballène ») ; il s’agit d’un agrégat, cependant il présente les principales propriétés qui caractérisent les molécules. Devant la diversité des types d’agrégats, on utilise différents critères de classification. Le premier concerne la composition chimique, les agrégats peuvent être homogènes [c’est-à-dire constitués d’un seul type de composants (atomes ou molécules)] ou bien hétérogènes (c’est-à-dire constitués de plus d’un type de composants).
un ensemble d’atomes d’argon entourant une molécule de benzène est un agrégat hétérogène.
En se limitant aux agrégats homogènes, leur structure (dimension, organisation) et la nature des forces cohésives constituent des critères de classification, fondamentaux pour en définir la spécificité.
Les agrégats (du grec : grex, grégis) ont été observés et utilisés par l’homme depuis très longtemps.
Par exemple, des agrégats étaient déjà utilisés au Moyen Âge par les vitriers, qui découvrirent le moyen de faire de magnifiques vitraux colorés par un traitement adapté du verre contenant divers métaux. Les superbes couleurs obtenues étaient dues à la diffraction de la lumière par de petits agrégats de métaux dispersés dans la masse vitreuse.
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Définition du concept
BIBLIOGRAPHIE
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(6) - BARTELL (L.S.), HARSANYI (L.), VALENTE (E.J.) - Physics and chemistry of small clusters - . P. Jena, B.K. Rao et S.N. Khanna éds. Plenum Press, New York, p. 37 (1987).
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