REVUE THÉORIQUE ET EXPÉRIMENTALE DES SUPERCONDUCTEURS IONIQUES A BASE D'Ag

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REVUE THÉORIQUE ET EXPÉRIMENTALE DES

SUPERCONDUCTEURS IONIQUES A BASE D’Ag

P. Brüesch

To cite this version:

CONDUCTEURS IONIQUES.

REWE

THEORIQUE

ET EXPÉRIMENTALE

DES SUPERCONDUCTEURS IONIQUES A BASE D'Ag

P. BRÜESCH

Centre de Recherche de Brown Boveri, 5405 Dattwil, Suisse

Les superconducteurs ioniques (SCI) sont des élec- trolytes solides dont les conductivités ioniques en courant continu, oi(0), sont comparables à celles des électrolytes liquides et des sels fondus. Les SC1 pré- sentent un grand intérêt d'une part grâce à leur domaine d'applications (accumulateurs, piles à com- bustible, production et accumulation de l'hydrogène comme transporteur d'énergie, indicateurs optiques) et d'autre part à cause des questions fascinantes posées par là recherche de base. Le présent exposé concerne seulement la recherche fondamentale des SCI. La conductivité ionique très élevée de ces composés est une conséquence des deux faits suivants : 1) les hauteurs des barrières pour la diffusion sont assez petites, souvent comparables avec

kT

D'un point de vue théorique ces systèmes présentent donc une complexité formidable et on est en général forcé à recourir à des simplifications considérables. Récemment on a réalisé que pour mieux comprendre le mécanisme 'de la diffusion il est impératif d'étudier non seulement les propriétés statiques comme oi(0) mais aussi la dynamique complète des ions, par$i- culièrement en étudiant ai(o) dans le domaine des micro-ondes et de l'infrarouge lointain.

La présente revue se limite aux SC1 à base d'Ag, comme par exemple AgI, RbAg,I,, PyAg,I,, Ag3SI, dans lesquels se sont les ions Ag' qui sont mobiles. Après un résumé des méthodes expérimentales (pro- priétés de transport, diffusion élastique et inélastique des neutrons et des rayons X, résonance magnétique nucléaire, méthodes optiques) on discute les condi- tions nécessaires à l'existence des SC1 (structure, force interatomique, polarisabilités et diamètres des ions, etc.). Le but principal de l'exposé est de comparer les résultats expérimentaux sur oi(w) avec les prédictions des modèles les plus simples. Pour le cas de a-Ag1 et des sels fondus AgI, AgBr et AgCI ou peut décrire oi(o) en considérant le mouvement des ions placés dans un potential sinusoïdal soumis à une force de friction et à une force aléatoire superposée. Dans le SC1 PyAg,I, on a découvert un mode optique de fréquence très basse qui provoque des sauts des ions Agf parallèlement aux canaux formés par les ions 1-. Enfin, dans le Ag3SI un calcul des modes de vibration propres montre que les modes de fréquences basses sont dominés par le mouvement des ions Ag'. Les propriétés optiques dans l'infrarouge lointain de ce SC1 peuvent être décrites par un modèle où les ions Ag' se trouvent dans un puits de potential à

deux minima.