Jeudi 27 novembre 2003
Pourquoi les cristaux ont-ils des facettes ?
D’apparence anodine, cette question a fait l’objet d’une intense activité en physique statistique. On la considère aujourd’hui comme résolue grâce à l’accord trouvé entre calculs "de renormalisation" et expériences dans l’hélium. La "transition rugueuse" illustre l’universalité de la physique des phénomènes critiques.
Je montrerai surtout que les cristaux d’helium ont joué un vrai rôle de système modèle pour la physique des surfaces cristallines, puisque d’une part ils ont permis de vérifier la théorie, parfois de l’étendre, et que, d’autre part, certains résutats ont pu Ítre généralisés à des cristaux moins exotiques (Silicium, cristaux liquides ...).
Pour cette revue générale, j’insisterai d’abord sur le rôle des fluctuations, sur le principe des calculs et sur la nature parfois surprenante des expériences, illustrées de plusieurs séquences filmées.
Je montrerai en particulier que la surface des cristaux d’helium peut fluctuer aussi librement que celle de l’eau dans un verre, et qu’on peut donc y propager des "ondes de cristallisation" pour mesurer des propriétés habituellement difficiles d’accès, telles que l’énergie et la largeur des marches cristallines, ainsi que les interactions entre ces marches.
Je montrerai enfin que la surface d’un cristal est instable sous contrainte mécanique, un phénomène qui me semble lié à la formation spontanée de boites quantiques lorsqu’on fait croitre certains semi-conducteurs par "heteroepitaxie".
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