Deux équipes viennoises explicitent la structure des surfaces d’oxyde d'aluminium

Une collaboration scientifique entre l’Université de Vienne et l’Université technique de Vienne a permis de comprendre la structure des surfaces d’oxyde d’aluminium recouvrant les alliages nickel-aluminium. Les atomes d’oxygène y forment des assemblages carrés et triangulaires, sous les centres desquels s’intercalent les atomes d’aluminium. Si les plans comprenant les atomes d’oxygène et ceux comprenant les atomes d’aluminium sont décalés, seules quelques fractions d’ångström les séparent. La structure des surfaces d’oxyde d’aluminium, de formule Al₁₀O₁₃, est donc bien différente de la structure interne des volumes correspondants. L’Al₂O₃ est plus classiquement composé de couches d’atomes d’oxygène organisés en hexagones, entre lesquels se repartissent les éléments aluminium.

Des couches ultrafines d’oxyde d’aluminium se forment en particulier sur les alliages nickel-aluminium utilisés par les industries aéronautiques (pour les aubes de turbines) et automobiles (pour les pots d’échappement catalytiques). Elles peuvent protéger les matériaux de la corrosion ou interagir avec d’autres composants et modifier en conséquence les propriétés catalytiques des pots. Les cristaux d’oxyde d’aluminium pur (saphir) sont quant à eux utilisés comme substrat pour les semi-conducteurs, tandis que les couches fines d’oxyde servent à la fabrication de transistors de type MOSFET (‘Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor’) et à la production de têtes de lecture pour disques durs.

C’est pourquoi de nombreuses équipes cherchaient à comprendre la structure de ces oxydes. Une équipe de l’Institut de physique des matériaux de l’Université de Vienne (Institut für Materialphysik), dirigée par Georg Kresse, a calculé par des considérations théoriques la forme des mailles cristallines, tandis que l’Institut de physique générale de l’Université technique de Vienne (Institut fur Allgemeine Physik), autour de Michael Schmid et Peter Varga, déterminait l’arrangement de ces mailles, par microscopie à effet tunnel.

Pour en savoir plus :

• Georg Kresse, Michael Schmid, Evelyn Napetschnig, Maxim Shishkin, Lukas Köhler, Peter Varga (2005). ‘Structure of the Ultrathin Aluminum Oxide Film on NiAl(110)’, Science, 308(5727), pp. 1440-1442, doi:10.1126/science.1107783
• Computational Materials Physics (CMP), Kolingasse 14-16, AT-1090 Wien, tél. : +43 1 4277 514 01, fax : +43 1 4277 9514, http://cmp.univie.ac.at
• IAP/Institut für Angewandte Physik, Technische Universitat Wien, Wiedner Hauptstraße 8-10/E134, AT-1040 Wien, tél. : +43 1 58801 134 01, https://www.tuwien.at/phy/iap