La pérovskite désigne le titanate de calcium CaTiO₃. La pérovskite cristallise dans le système orthorhombique. La disposition des atomes au sein de la pérovskite est très particulière. Le polyèdre de coordination du titane est un octaèdre (coordinence 6). Celui du calcium est un cuboctaèdre, un polyèdre à 14 faces (coordinence 12).

Cuboctaèdre

On part d'une base carrée (1 rouge). A chaque sommet du carré on attache un autre carré par un de ses sommets (2 à 5 rouge). On a donc quatre autres carrés. On attache ces carrés deux à deux par leurs sommets (en l'occurrence ceux qui partagent une arête avec les sommets du carré de base). On pose sur le tout un sixième carré (6 rouge) que l'on attache par ses sommets aux sommets libres des carrés latéraux 2 à 5. Pour fermer le volume, il suffit de prendre en compte les 2x4 triangles reliant un des sommets du carré de base ou du carré supérieur avec les sommets des carrés latéraux. Dans la figure qui suit on n’en a représenté que 2 (1 et 2 vert). La surface obtenue est une surface fermée (un polyèdre) à 14 faces (6 carrés et 8 triangles). C’est un cuboctaèdre.

Dans le titanate de calcium, chaque atome d’oxygène est relié à deux atomes de titane. Il y a donc polymérisation complète des octaèdres TiO₆. L’atome de calcium se place dans les interstices cuboctaédriques entre ces octaèdres. La figure ci-dessous illustre cette configuration. Les octaèdres y sont vus par-dessus. Les quatre atomes d’oxygènes en A, B, C et D forment la base du cuboctaèdre. L’atome de calcium au centre est situé sur le plan sommital qui passe par les atomes d’oxygène en E, F, G et H. Seule une moitié du cuboctaèdre est représentée sur la figure : il manque les quatre atomes d’oxygène A’, B’, C’ et D’ symétriques de A, B, C et D par rapport au plan sommital.

Découverte de la pérovskite

La pérovskite a été découverte en 1839 par un minéralogiste allemand. On a découvert depuis de nombreux cristaux présentant la même configuration. L’ion au centre des sites octaédriques n’est pas nécessairement du titane. Ce peut être aussi du fer, du niobium, du zirconium ou même de l’étain. L’ion assurant la neutralité électrique au centre du cuboctaèdre est souvent un ion calcium mais ce peut être aussi un ion sodium ou un ion cérium. La famille des knopites, par exemple, a pour formule (Ca,Ce,Na)(Ti,Fe)O₃, la famille des lakargiites Ca(Zr,Sn,Ti)O₃ et la famille des latrappites (Ca,Na)(Nb,Ti,Fe)_O3. Il existe également une forme pérovskite du silicate de calcium CaSiO₃.

Les pérovskites font l’objet de nombreuses études aujourd’hui comme dopant du silicium pour réaliser des panneaux photovoltaïques.

Perovskites silicatés dans le manteau terrestre

On a découvert récemment que les pyroxènes ferromagnésiens cristallisaient sous la forme pérovskite sous de très fortes pressions et à haute température. La bridgmanite (Mg,Fe)SiO₃ est la forme polymorphe pérovskite de l’enstatite. On pense que c’est l’une des phases cristallines les plus abondantes (avec les ferropériclases (Mg,Fe)O) dans le manteau terrestre entre 670 km et 2700 km.