Les scientifiques ont découvert un état hybride dans lequel les cristaux présentent à la fois des caractéristiques cristallines et amorphes près du point critique quantique structurel


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  • Si vous avez déjà vu de l’eau se transformer en glace, vous avez été témoin de ce que les physiciens appellent une « transition de phase ». Les scientifiques de l’Université métropolitaine d’Osaka ont découvert une transition de phase sans précédent au cours de laquelle les cristaux atteignent des caractéristiques amorphes tout en conservant leurs propriétés cristallines. Leurs découvertes contribuent au développement de matériaux hybrides destinés à être utilisés dans des environnements difficiles, tels que l’espace extra-atmosphérique. Les résultats ont été publiés dans Examen physique B.

    Une transition de phase typique présentée par les solides cristallins implique un changement dans la structure cristalline. De telles transitions de phase structurelles se produisent généralement à des températures finies. Cependant, le contrôle de la composition chimique du cristal peut abaisser la température de transition au zéro absolu (-273°C). Le point de transition au zéro absolu est appelé point critique quantique structurel.

    Dans le composé diélectrique Ba1-XSrXAl2O4, la transition de phase structurelle est entraînée par un mode doux acoustique, dont le modèle de vibration atomique est similaire à celui des ondes sonores. Le composé comprend un AlO4 réseau tétraédrique et atomes Ba/Sr. L’équipe de recherche dirigée par le professeur agrégé Yui Ishii de la Graduate School of Engineering de l’Université métropolitaine d’Osaka a découvert qu’un arrangement atomique hautement désordonné se forme dans l’AlO4 réseau à des compositions chimiques proches du point critique quantique structurel, résultant à la fois des caractéristiques des matériaux cristallins et amorphes.

    Ba1-XSrXAl2O4 est un solide cristallin. Cependant, les chercheurs ont découvert qu’à des concentrations de Sr plus élevées que le point critique quantique structurel, Ba1-XSrXAl2O4présente la caractéristique thermique des matériaux amorphes, c’est-à-dire une faible conductivité thermique comparable à celle des matériaux en verre (par exemple, le verre de silice). Ils ont observé qu’une partie de la structure atomique perd sa périodicité à cause du mode doux acoustique arrêté de manière incohérente. En conséquence, une combinaison d’un réseau Al-O vitreux et d’un arrangement Ba périodique est réalisée.

    Cet état hybride, que l’équipe de recherche a été le premier à découvrir, peut être créé simplement en mélangeant uniformément les matières premières et en les chauffant.

    Le professeur Ishii a conclu : « En principe, le phénomène révélé dans cette recherche peut se produire dans des matériaux présentant des modes acoustiques doux. L’application de cette technique à divers matériaux nous aidera peut-être à créer des matériaux hybrides qui combinent les propriétés physiques des cristaux, telles que les propriétés optiques et électriques. conductivité, avec la faible conductivité thermique des matériaux amorphes. De plus, la haute résistance à la chaleur des cristaux peut être utilisée pour développer des matériaux isolants qui peuvent être utilisés dans des environnements difficiles, tels que l’espace extra-atmosphérique.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université métropolitaine d’Osaka. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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