Défaut ponctuel

En cristallographie, les défauts ponctuels sont des défauts dans l'organisation des cristaux qui ne concernent que des nœuds isolés. Le cristal parfait est un empilement régulier et infini d'atomes, ions ou molécules. Considérons le cas simple d'un cristal atomique ou ionique. Un défaut ponctuel typique est l'absence d'un atome (lacune), la présence d'un atome du réseau entre les atomes (défaut interstitiel), la présence d'un atome étranger entre les atomes du réseau (solution solide interstitielle) ou à la place d'un atome du réseau (solution solide de substitution). On peut aussi avoir des défauts de charge électrique : un site du cristal présente une charge plus négative (électron libre) ou plus positive (trou d'électron) que les autres sites du même type. Si le cristal est un cristal ordonné, c'est-à-dire formé de plusieurs types d'atomes avec une alternance chimique stricte, alors il peut y avoir des défauts d'antisite, c'est-à-dire des atomes qui se trouvent bien à un nœud du réseau, mais qui rompent la régularité chimique. Les défauts ponctuels sont des espèces chimiques à part entière, qui peuvent donner lieu à des réactions chimiques. Ils peuvent notamment s'associer, par exemple des défauts de charges opposées s'attirent et se lient. On utilise pour les désigner le notation de Kröger et Vink. Les défauts ponctuels confèrent des propriétés spécifiques aux cristaux, comme : la couleur (centres colorés, photographie) ; la diffusivité des espèces dans le cristal ; la conduction du courant électrique, notamment dans les semi-conducteurs et les oxydes cristallins. Lorsque la concentration de défauts est faible, ils peuvent être considérés comme isolés. La création d'un défaut nécessite donc une énergie qui ne dépend que de l'environnement, et qui est la même partout. Appelons wi l'énergie de création d'un défaut i. Si l'on crée n défauts i, alors l'énergie du système aura augmenté de n·wi. À compléter : entropie, quantité de défauts à l'équilibre. Les défauts peuvent s'associer.