D5 Diffraction des rayons X (taille des cristallites)

Topique

La diffraction des rayons X de cette nanostructure, dont la taille des cristallites est généralement inférieure à cent nanomètres, réutilise la même loi de Bragg que celle employée à cette fin par un autre modèle, appliqué à un autre ensemble de matériaux : celui décrivant la diffraction des rayons X d'un métal. Ici aussi, la loi de Bragg identifie les angles d'apparition des pics de diffraction de cette nanostructure, révélant ainsi sa structure cristalline interne. Le fait que cette nanostructure possède une structure cristalline spécifique implique, conformément à la loi de Bragg, que ses pics de diffraction apparaissent aux angles caractéristiques de cette structure, tout comme ils apparaîtraient dans le même matériau à l'état massif.

À l'échelle nanométrique, cependant, l'équation de Scherrer, réutilisée du même modèle métallurgique, joue un rôle beaucoup plus important que dans un matériau massif : dans cette nanostructure, la taille des cristallites elle-même, inférieure à cent nanomètres, est presque toujours la cause principale de l'élargissement de ces pics de diffraction, sans que les microdéformations n'y contribuent de manière comparable. Le fait que cet élargissement des pics de diffraction soit principalement dû à la taille des cristallites, et non à la microdéformation, signifie que l'équation de Scherrer, à elle seule et sans recourir à l'analyse de Williamson-Hall habituellement nécessaire, estime avec précision cette taille.

Ainsi, ce modèle, fondé sur la loi de Bragg et l'équation de Scherrer, adapte au domaine nanométrique la même méthode expérimentale qui décrit déjà, pour un métal, un autre modèle pour un ensemble différent de matériaux, sans nécessiter de modification de l'instrumentation ni du protocole de mesure : la seule différence réside dans le fait que, dans ce cas, la taille des cristallites fournie par l'équation de Scherrer correspond beaucoup plus directement à la taille réelle de la nanostructure entière, et non à la taille d'un grain au sein d'une pièce beaucoup plus grande.

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