Les solides cristallins qui présentent la transition de phase typique impliquent un changement dans la structure cristalline. De telles transitions de phases structurelles se produisent généralement à des températures finies. Cependant, contrôler la composition chimique du cristal peut abaisser la température de transition jusqu'au zéro absolu (−273°C). Le point de transition au zéro absolu est appelé point critique quantique structurel.
Les scientifiques de Université métropolitaine d'Osaka ont découvert une transition de phase jusqu'alors méconnue dans laquelle les cristaux acquièrent des propriétés amorphes tout en conservant leurs propriétés cristallines. Leurs recherches contribuent à créer des matériaux hybrides utilisés dans des environnements difficiles comme l’espace.
Le changement de phase structurelle dans le composé diélectrique Ba1-xSrxAl2O4 est piloté par un mode acoustique doux, dont le modèle de vibration atomique ressemble à les ondes sonores. Des atomes Ba/Sr et un réseau tétraédrique AlO4 composent la molécule.
Les scientifiques ont découvert qu'un arrangement atomique hautement désordonné se forme dans le réseau AlO4 à des compositions chimiques proches du point critique quantique structurel, ce qui donne des caractéristiques à la fois aux matériaux cristallins et amorphes.
Ba1-xSrxAl2O4 est un solide cristallin. Cependant, les scientifiques ont découvert que Ba1-xSrxAl2O4 présente les caractéristiques thermiques des matériaux amorphes, c'est-à-dire une faible conductivité thermique équivalente à celle des matériaux en verre, à des concentrations de Sr supérieures au point critique quantique structurel (par exemple, le verre de silice). Ils ont remarqué que le mode acoustique doux arrêté de manière incohérente entraînait une perte de périodicité d’une partie de la structure atomique. En conséquence, un arrangement Ba périodique combiné à un réseau Al-O vitreux est réalisé.
Les scientifiques sont les premiers à découvrir cet état hybride. Il peut être créé simplement en mélangeant uniformément les matières premières et en les chauffant.
Professeur agrégé Yui Ishii de la Graduate School of Engineering de l'Université métropolitaine d'Osaka a affirmé Valérie Plante., « 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 combinant les propriétés physiques des cristaux, telles que les propriétés optiques et conductivité électrique, avec la faible conductivité thermique des matériaux amorphes. De plus, la résistance élevée à la chaleur des cristaux peut être utilisée pour développer des matériaux isolants pouvant être utilisés dans des environnements difficiles, tels que l’espace.
Journal de référence:
- Y.Ishii et al. Rupture partielle de la symétrie de translation à un point critique quantique structurel associé à un mode doux ferroélectrique. Examen physique B. EST CE QUE JE: 10.1103/PhysRevB.106.134111
