[Structure des nano-objets determinée par mesures de polarisabilité et de dipôle]
La polarisabilité statique et le dipôle électrique permanent sont des quantités importantes pour comprendre les propriétés électroniques et structurales d'un agrégat. Dans cet article nous présentons les différents montages expérimentaux utilisés pour ces mesures et les simulations nécessaires à l'interprétation des résultats. Les cas des agrégats polaires et non polaires sont distingués et l'influence de la rigidité de l'agrégat sur son mouvement dans un champ électrique est discutée. Ces deux premières parties sont suivies par une revue des mesures réalisées sur des agrégats atomiques et des agrégats mixtes. Pour les agrégats atomiques, la polarisabilité est reliée à la nature de la liaison. Dans les métaux simples comme les agrégats alcalins, les résultats sont bien expliqués par la délocalisation des électrons de valence, caractéristique de la liaison métallique. Pour les autres métaux, la polarisabilité reflète la difficulté à décrire simplement les propriétés électroniques de ces agrégats. Dans le cas de l'aluminium, les mesures de polarisabilité mettent en évidence une transition non-métal–métal avec l'augmentation de la taille de l'agrégat. Dans le cas du nickel, de fortes variations avec la taille sont observées, certainement dues à un fort couplage entre propriétés électroniques et structure atomique. L'évolution avec la taille pour les agrégats semi-conducteurs (silicium, germanium) et covalents (fullerènes) est différente de celle observée pour les agrégats métalliques. Les mesures réalisées sur les fullerènes illustrent l'influence prépondérante de la géométrie sur la valeur de la polarisabilité. Dans le cas des agrégats mixtes, le dipôle électrique est la mesure la plus simple de la densité de charge dans l'agrégat. Ce dipôle dépend des transferts de charge et de l'arrangement géométrique des atomes dans la particule. Les mesures de dipôle électrique permanent sont illustrées par les résultats obtenus récemment sur deux exemples très différents : les agrégats mixtes métal-fullerène où un fort transfert de charge se produit et les agrégats d'halogénure d'alcalin dominés par une structure ionique.
The electric polarizability and the electric permanent dipole are important quantities for understanding the electronic properties of a cluster. Experimental techniques, the simulations necessary to interpret the experimental results, and a review of measurements on atomic and mixed clusters are presented. For atomic clusters, the polarizability is related to the type of bonding. In simple metal clusters such as alkali clusters, the results are well interpreted by the electron delocalization characteristic of the metallic bonding. In other metal clusters, the polarizability reflects the difficulty of establishing a clear and regular picture of the size evolution of electronic properties. The size evolution observed for covalent and semiconductor clusters is different from the evolution for metal clusters, and the influence of the geometry is preponderant, as demonstrated in the case of fullerenes. For mixed clusters, the measurements of the electric dipole allows one to deduce the charge transfers and the geometric arrangement. This is illustrated in the case of the metal-fullerene system and alkali halide clusters.
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Mots-clés : agrégat, polarisabilité statique, dipôle électrique permanent, métal-fullerène, agrégats d'halogénure d'alcalin
Michel Broyer 1 ; Rodolphe Antoine 1 ; Emmanuel Benichou 1 ; Isabelle Compagnon 1 ; Philippe Dugourd 1 ; Driss Rayane 1
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Michel Broyer; Rodolphe Antoine; Emmanuel Benichou; Isabelle Compagnon; Philippe Dugourd; Driss Rayane. Structure of nano-objects through polarizability and dipole measurements. Comptes Rendus. Physique, Volume 3 (2002) no. 3, pp. 301-317. doi : 10.1016/S1631-0705(02)01318-X. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/S1631-0705(02)01318-X/
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