Chap 1,2 et 3 (P. Mendels)

Chapitre 2
Gaz d’électrons libres : une première
modélisation du métal
2.1 Le modèle d’électrons libres : pourquoi ?
Une compréhension rigoureuse des métaux passe par le double apport de la physique statistique
et de la mécanique quantique. Le but de ce chapitre est d’introduire, avec une
modélisation simple (trop simple ?), les idées de base qui permettent d’expliquer un grand
nombre de propriétés expérimentales des métaux qui restaient incomprises à la fin du XIX
ème siècle.
En toute rigueur, en matière condensée, il faut traiter un problème avec un nombre de paramètres
de l’ordre du nombre d’Avogadro qui est insoluble ! C’est en quelque sorte le problème
de la molécule d’hydogène généralisé à 6 10 23 électrons et noyaux ! On est donc amené à faire
des approximations qui doivent prendre en compte les éléments essentiels de symétrie et les
ingrédients physiques primordiaux. Tout modèle a donc ses succès et ses limites qui ouvrent
souvent vers une nouvelle physique. La supraconductivité est un exemple, il faut prendre
en compte l’interaction électron - phonon (ou vibration de réseau) ; beaucoup des propriétés
originales des métaux non conventionnels très étudiés en ce début de XXI ème siècle reposent
sur les interactions coulombiennes entre électrons qui ne sont pas traitées dans ce cours.
M1PF-MAG2 2012-2013, Matière condensée (I)