1. Semi-conducteurs :Dans les matériaux semi-conducteurs, les défauts peuvent créer des états d'énergie localisés dans la bande interdite, modifiant les propriétés électriques du matériau. C’est le principe fondamental des transistors et autres dispositifs semi-conducteurs. Par exemple, le silicium, qui est un semi-conducteur intrinsèque, peut être dopé avec des impuretés spécifiques (par exemple du phosphore ou du bore) pour créer respectivement des semi-conducteurs de type n ou de type p. Ces défauts contrôlent la concentration et le type de porteurs de charge (électrons ou trous) et permettent la modulation du courant électrique.
2. Matériaux photochromiques :Les défauts peuvent induire un comportement photochromique dans les matériaux, leur permettant de changer de couleur ou de transparence lors de l'exposition à la lumière. Cette propriété trouve des applications dans diverses technologies telles que les fenêtres intelligentes, les lunettes de soleil et les dispositifs de stockage optique. Par exemple, certains matériaux d'oxyde métallique (par exemple, l'oxyde de tungstène) peuvent présenter un photochromisme dû à des défauts qui piègent et libèrent des électrons lors de l'irradiation lumineuse, entraînant une modification réversible de leurs propriétés optiques.
3. Ferromagnétisme dans les matériaux non magnétiques :Les défauts peuvent induire un comportement ferromagnétique dans des matériaux normalement non magnétiques. Ceci peut être réalisé en introduisant des impuretés magnétiques ou en créant des défauts qui perturbent la structure cristalline régulière, entraînant des moments magnétiques localisés. Par exemple, l’introduction de lacunes en oxygène dans l’oxyde de zinc (ZnO) peut induire du ferromagnétisme à température ambiante, ouvrant ainsi la voie à des applications potentielles en spintronique et en capteurs magnétiques.
4. Activité catalytique améliorée :Les défauts peuvent améliorer considérablement l’activité catalytique des matériaux. En introduisant des défauts spécifiques, la réactivité de surface et les propriétés d’adsorption des matériaux peuvent être modifiées, ce qui en fait des catalyseurs plus efficaces pour diverses réactions chimiques. Par exemple, les défauts des oxydes métalliques tels que l'oxyde de cérium (CeO2) ou l'oxyde de titane (TiO2) peuvent améliorer leurs performances catalytiques pour des réactions telles que la division de l'eau, la dégradation des polluants et les réactions des piles à combustible.
5. Luminescence et scintillation :Les défauts peuvent agir comme des centres luminescents, permettant aux matériaux d'émettre de la lumière lors de leur excitation. Cette propriété est utilisée dans les luminophores pour l’éclairage, les lasers et les détecteurs à scintillation. Par exemple, la présence d'impuretés ou de défauts spécifiques dans certains cristaux (par exemple, le sulfure de zinc, le tellurure de cadmium) peut conduire à une luminescence et une scintillation efficaces, ce qui les rend utiles pour des applications telles que l'imagerie aux rayons X et la détection des rayonnements.
Ces exemples démontrent comment les défauts peuvent conférer à des matériaux inertes des propriétés utiles et actives, les rendant applicables dans un large éventail de technologies, de l'électronique et de l'optique à la catalyse et à la détection.
