Quasi spontané

Aug 31, 2023

Rapport du 19 juillet 2023

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par Bob Yirka, Phys.org

Une équipe de physiciens de l'Université Paris-Saclay a observé pour la première fois l'auto-assemblage spontané de quasi-cristaux. L’observation a eu lieu lors d’une expérience qu’ils menaient avec de minuscules sphères magnétiques vibrantes. L'équipe a rédigé un article décrivant son expérience et l'a publié sur le serveur de préimpression arXiv en attendant l'examen par les pairs.

Pendant de nombreuses années, l’existence de quasi-cristaux a été débattue parmi les physiciens, la plupart s’y opposant. Mais ensuite, en 1982, D. Shechtman et ses collègues étudiant un échantillon d'un alliage composé de manganèse et d'aluminium ont découvert qu'il avait des caractéristiques qui correspondent au quasi-cristal théorisé proposé - un diagramme de diffraction avec des pics de Bragg symétriques - éliminant la possibilité de c'est un cristal.

Depuis, de nombreux exemples de quasi-cristaux ont été découverts. Ils sont désormais définis comme des structures apériodiques possédant certaines propriétés cristallographiques. Ils ont été observés en laboratoire, sur le terrain et même dans l’espace, mais jusqu’à ces travaux récents, ils n’avaient jamais été vus se former spontanément.

Le travail de l'équipe de recherche a commencé lorsqu'ils ont commencé à réfléchir à l'idée de deux groupes de sphères liées par leur rapport de taille comme éléments de base possibles d'un quasi-cristal, puis ont pris parti quant à sa viabilité. Ils ont même fait des paris, certains suggérant que l'idée serait ne travaille jamais.

Pour prouver qu’un camp avait raison et que l’autre avait tort, le groupe a développé un moyen de tester l’idée. Tout d’abord, ils ont utilisé des simulations informatiques pour trouver des sphères de la bonne taille. Ensuite, ils ont obtenu deux groupes de sphères, toutes deux en métal. Un groupe avait un diamètre de 2,4 millimètres, l'autre de 1,2 mm. Ils ont ensuite placé les 3 840 sphères dans un plateau plat peu profond et l’ont attaché à un appareil qui fournirait une vibration constante pendant une longue période de temps. Un microscope enregistreur était fixé au-dessus de la tête. La poêle a vibré à 120 fois par seconde pendant environ une semaine.

Après la bousculade, les chercheurs ont examiné la disposition des sphères et ont découvert qu'elles s'étaient disposées selon certains motifs non répétitifs conformes à la théorie : les sphères étaient devenues un nouveau type de quasi-cristal. Ce qui n'est toujours pas clair, c'est quels membres de l'équipe ont remporté le pari et, le cas échéant, qu'ont-ils reçu en guise de paiement.

Plus d'information: Andrea Plati et al, Ordre quasi-cristallin dans la matière granulaire vibrée, arXiv (2023). DOI : 10.48550/arxiv.2307.01643

Informations sur la revue :arXiv

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