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9.1 : Prélude à la physique de la matière condensée

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    Dans ce chapitre, nous examinons les applications de la mécanique quantique à des systèmes plus complexes, tels que les molécules, les métaux, les semi-conducteurs et les supraconducteurs. Nous passons en revue et développons les concepts des chapitres précédents, y compris les fonctions des ondes, les orbitales et les états quantiques. Nous introduisons également de nombreux nouveaux concepts, notamment la liaison covalente, les niveaux d'énergie de rotation, l'énergie de Fermi, les bandes d'énergie, le dopage et les paires de Cooper.

    La photographie montre un cristal de quartz. Une autre photographie montre la lumière réfléchie par des panneaux rectangulaires lisses.
    Figure\(\PageIndex{1}\) : La structure cristalline du quartz lui permet de se fendre en plans lisses qui réfractent la lumière, ce qui le rend idéal pour les bijoux. Le silicium, principal élément du quartz, forme également des cristaux sous sa forme pure, et ces cristaux constituent la base de l'industrie mondiale de l'électronique des semi-conducteurs. (crédit laissé : modification des travaux de l'United States Geological Survey).

    Le sujet principal de ce chapitre est la structure cristalline des solides. Depuis des siècles, les solides cristallins sont prisés pour leur beauté, notamment les pierres précieuses comme les diamants et les émeraudes, ainsi que les cristaux géologiques de quartz et de minerais métalliques. Mais les structures cristallines des semi-conducteurs tels que le silicium ont également rendu possible l'industrie électronique d'aujourd'hui. Dans ce chapitre, nous étudions comment les structures des solides leur confèrent des propriétés allant de la résistance et de la transparence à la conductivité électrique.