Solides à dimensionnalité réduite

The two-dimensional or one-dimensional character of a structure is related to an important anisotropy of the chemical bonds. Such solids can be considered as built up of layers or chains, the internal cohesion of which is due to strong iono-covalent or metallic bounds. On the contrary, interlayer or interchain bonds are weak, generally of the Van der Waals type. The existence of such independant structural units involves crystallographic, chemical and physical consequences : — the weakness of the interlayer or interchain bonds allows gliding motions which lead to polytypism, — this weakness also allows the slabs or chains to be pulled apart through various intercalations (alkali or alkaline earth metals, organic molecules, ammonia), — the structural anisotropy results in an important anisotropy of the physical properties. Fermi surfaces with large parallel portions can allow charge density waves to occur. These facts are illustrated with some examples chosen among transition metal chalcogenides : two dimensionality of the TX₂ dichalcogenides, pseudo-one-dimensionality of compounds such as NbSe₃ and I[x]NbSe₄.Le caractère bidimensionnel ou unidimensionnel d'une structure provient d'une très forte anisotropie des liaisons chimiques qui y sont mises en jeu. Un tel solide est construit à partir d'individualités structurales telles que feuillets ou fibres. A l'intérieur de ces entités, les liaisons sont fortes (ionocovalentes ou métalliques). Entre feuillets ou fibres les liaisons sont faibles, généralement de type Van der Waals. L'existence d'unités structurales nettement individualisées implique des conséquences cristallographiques, chimiques et physiques : — la faiblesse des liaisons qui s'exercent entre individualités structurales voisines en autorise le glissement relatif. Ceci explique la multiplicité des formes polytypiques observées par exemple pour les composés lamellaires, — cette faiblesse permet également d'écarter feuillets ou fibres par le jeu des diverses insertions envisageables (alcalins, alcalino-terreux, molécules organiques, ammoniac), — l'anisotropie géométrique de telles structures se traduit par ailleurs par une grande anisotropic des propriétés physiques. Enfin, l'existence de surfaces de Fermi à larges portions parallèles peut déterminer l'apparition d'ondes de densité de charge. Ces faits sont illustrés à l'aide d'exemples choisis parmi les chalcogénures d'éléments de transition : bidimensionnalité des dichalcogénures TX₂, pseudo-unidimensionnalité de composés tels que NbSe₃ et I[x]NbSe₄.Danot Michel. Solides à dimensionnalité réduite. In: Bulletin de Minéralogie, volume 103, 3-4, 1980. Propriétés des solides minéraux. I. Dissolution. II. Ordre-désordre