Quand les défauts de la matière sont des avantages
Les matériaux cristallins peuvent comprendre des défauts qui dictent leurs propriétés électroniques et optiques. Un laboratoire nantais veut prévoir l’impact des défauts ponctuels sur les propriétés optiques, et plus spécifiquement la luminescence.
Lorsque des scientifiques explorent les défauts dans la matière, on peut légitimement s’attendre à ce que ce soit pour les supprimer. Mais, dans certains cas, les défauts sont en fait une bonne chose. Ainsi, dans le cas des cristaux, ils peuvent changer les propriétés de la matière et sont indispensables dans des applications telles que l’électronique, avec le silicium dopé, la conversion d’énergie, le photovoltaïque ou les caractéristiques optiques d’un luminophore.
« Je travaille principalement sur les propriétés optiques, comme la luminescence, de composés moléculaires et inorganiques, se présente Camille Latouche, professeur de Nantes Université, à l’Institut des matériaux de Nantes Jean Rouxel1 ainsi qu'à l’Institut universitaire de France (IUF). Cela passe par l’identification des défauts dans ces matériaux, sachant que ces défauts sont vus, en chimie, comme des phénomènes positifs. Avec mon équipe, nous regardons comment ils améliorent les performances de certains dispositifs. »
Plusieurs types de défauts
Le chercheur explique ensuite la nature de ces défauts. On retrouve ainsi des lacunes, quand un atome est retiré, des substitutions, quand il est remplacé par un autre, et des insertions, quand il est ajouté. C’est parfois l’affaire d’une poignée de défauts sur d’immenses mailles cristallines, ce qui complique le travail expérimental et pousse chimistes et physiciens à s’orienter vers des approches computationnelles. « Ces défauts n’ont pas besoin d’être nombreux pour avoir un impact, affirme Camille Latouche. Remplacer un seul atome de carbone par un atome d’azote, sur plusieurs millions possibles, suffit à faire passer un diamant incolore à un diamant jaune. »