Des scientifiques viennent de fabriquer le plus gros quasi-cristal jamais créé – parce que l'un d'entre eux pariait que cela ne pourrait pas être réalisé

Jan 23, 2024

Le quasi-cristal, un type de cristal non répétitif autrefois considéré comme impossible, a été fabriqué en secouant des milliers de boules de métal dans un plateau pendant plus d'une semaine.

En agitant des milliers de billes métalliques dans un plateau pendant une semaine, les chercheurs ont créé le plus grand quasi-cristal jamais vu – une structure que les scientifiques considéraient auparavant comme impossible.

Représentés pour la première fois dans les motifs de carreaux irréguliers et non répétitifs de l'art islamique primitif, les quasi-cristaux sont des cristaux dont les atomes s'inscrivent dans un arrangement ordonné et pourtant, de manière fascinante, ne se répètent jamais. Ce sont des cristaux, mais ils enfreignent obstinément les règles de symétrie autrefois utilisées pour séparer les cristaux traditionnels des solides à structure plus chaotique.

Théorisées pour la première fois en 1981 et découvertes en 1982, ces structures autrefois controversées ont valu au scientifique qui les a découvertes d'être expulsé de son laboratoire pour avoir défendu sa découverte – avant de lui valoir plus tard le prix Nobel de chimie 2011.

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Aujourd’hui, les scientifiques ont créé le plus gros quasi-cristal jamais créé dans des circonstances tout aussi controversées – à la suite d’un pari fait entre le chercheur principal et un collègue sur la réussite de l’expérience. Les chercheurs ont publié leurs résultats le 4 juillet sur le serveur de prépublication arXiv ; le document n’a pas encore été évalué par des pairs.

Depuis leur découverte, des centaines de quasi-cristaux ont été fabriqués en laboratoire, et certains ont même été découverts dans la nature. Pourtant, ils sont tous assez petits et constitués de particules comprises entre des échelles micrométriques et nanométriques, soit entre 0,001 % et 1 % de la largeur d'un cheveu. Les scientifiques voulaient voir s’ils pouvaient fabriquer des quasi-cristaux des milliers de fois plus gros.

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Pour étudier la taille possible des particules à l’intérieur d’un quasi-cristal, les chercheurs ont effectué des simulations informatiques pour trouver les meilleurs types de particules pour former un grand quasi-cristal. Leurs résultats ont indiqué que deux particules devaient être utilisées : une de 2,4 millimètres (0,09 pouce) de diamètre et une d'un diamètre de 1,2 mm (0,047 pouce).

Après avoir placé environ 4 000 sphères d'acier des deux tailles dans un récipient peu profond, les chercheurs ont fait bouger les sphères à un rythme de 120 fois par seconde pendant une semaine et ont filmé le processus au fur et à mesure. Après avoir examiné leur expérience, les chercheurs ont écrit dans leur article : « une image intéressante semble émerger ».

Les sphères s'étaient disposées selon la structure carrelée et non répétitive d'un quasi-cristal composé de trois parties de base : de grandes sphères en carré avec une ou quatre sphères plus petites placées au milieu, et de grandes sphères formant des triangles avec des sphères plus petites en leur centre. .

La plupart des applications pratiques des quasi-cristaux sont encore loin, mais leurs propriétés uniques pourraient leur permettre de protéger les objets de la chaleur, de renforcer l'acier et de réparer les os brisés. Des recherches plus approfondies sur ce nouveau cristal et ses similitudes avec d’autres quasi-cristaux pourraient rapprocher ces possibilités de la réalité.

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Ben Turner est un rédacteur basé au Royaume-Uni chez Live Science. Il couvre la physique et l'astronomie, entre autres sujets comme la technologie et le changement climatique. Il est diplômé de l'University College London avec un diplôme en physique des particules avant de suivre une formation de journaliste. Lorsqu'il n'écrit pas, Ben aime lire de la littérature, jouer de la guitare et s'embarrasser avec les échecs.

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