Jacques Friedel and the physics of metals and alloys

Cet article est une introduction à la théorie électronique des métaux. Il s'adresse aux étudiants et aux physiciens non spécialistes. On commence par décrire certaines conséquences simples de la statistique de Fermi-Dirac dans les métaux purs, comme la distorsion de Peierls, les anomalies de Kohn et la distorsion de Labbé-Friedel. On discute ensuite la physique des alliages dilués. L'analogie avec le problème des collisions nucléaires fut un point de départ fructueux, qui amena à considérer l'effet des impuretés comme un problème de diffusion, dans lequel apparaissent les déphasages de l'onde électronique diffusée. Friedel élabora ainsi une théorie de la résistivité des alliages, et établit une règle de somme qui relie les déphasages au niveau de Fermi à la charge de l'impureté. Cette règle de somme joua plus tard un rôle essentiel dans le cas d'électrons fortement corrélés, notamment dans l'effet Kondo. Une autre découverte importante fut celle des oscillations de Friedel, responsables par exemple de la formation de structures magnétiques incommensurables. On montre comment elles peuvent être déduites de diverses méthodes : de la théorie des collisions, de la théorie des perturbations, d'approximations self-consistentes ou de la méthode des fonctions de Green. Si la théorie des collisions ne tient pas compte de la structure électronique, et par conséquent de la structure de bandes, ces effets peuvent facilement être inclus dans d'autres théories, par exemple en faisant appel à l'approximation des liaisons fortes.