Une équipe de physiciens a utilisé des lasers pour créer des "supercristaux", même si les structures se battaient pour ne pas exister du tout.
Leur réalisation: contrecarrer les tentatives d'un matériau hautement ordonné de former des structures plus simples, puis utiliser l'énergie des impulsions laser pour faire éclater le matériau frustré dans un état supercristallin plus complexe.
En science des matériaux, la matière peut exister dans de nombreux états cristallins et non cristallins différents. Et parfois, lorsque cette matière passe d'un état à l'autre, elle s'arrête brièvement dans un état intermédiaire qui n'existe pas normalement dans la nature. Parmi ces États exotiques et éphémères? Structures supercristallines.
Un cristal est un matériau dont les atomes ou les molécules se sont arrangés en un motif répétitif. Chaque étape de ce modèle, chaque pièce du puzzle constituant le cristal, est appelée une cellule unitaire. Ces soi-disant supercristaux sont spéciaux parce que les unités de leur structure cristalline sont beaucoup plus grandes que celles trouvées dans tous les cristaux naturels - dans ce cas, jusqu'à un million de fois plus grandes que les cristaux normalement formés par les produits chimiques qui composent le supercristal.
Dans la nouvelle étude, les physiciens ont superposé deux matériaux, le titanate de plomb et le titanate de strontium, de telle sorte que chaque matériau a contrecarré les tentatives de l'autre de s'organiser en un cristal à petite échelle. Le résultat? Beaucoup d'états cristallins et non cristallins irréguliers dispersés de façon aléatoire à travers les couches.
Mais après un zap ultra-rapide de lumière laser bleue, les couches se sont réorganisées. Le souffle laser a ajouté de l'énergie dans le système qui a propulsé le cristal dans un état d'organisation, la seule sorte d'organisation possible avec des unités cristallines à petite échelle qui ont été frustrées. Une vaste structure 3D répétitive est apparue dans tout le matériau, beaucoup plus grande que la structure qui apparaît dans d'autres cristaux. Les scientifiques ont pu observer cette structure à l'aide d'un second flash lumineux de moindre intensité.
C'est le genre de structure qui pourrait exister de manière éphémère à mesure qu'un matériau passe d'un état à l'autre, mais pas celui auquel vous vous attendez à long terme. Et pourtant, les chercheurs ont montré que ce supercristal a survécu dans des conditions chaudes et à température ambiante.
Les résultats ont été publiés le 18 mars dans la revue Nature Materials.
