June 22, 2021

Les quasi-cristaux, ces matériaux dont la constitution défie les lois de la chimie, ont été créés par une explosion nucléaire

Le 16 juillet 1945 n’est pas seulement le début de l’ère nucléaire avec le premier essai d’une bombe atomique dans le désert d’Alamogordo au Nouveau-Mexique (États-Unis). La date devrait désormais aussi être marquée d’une pierre blanche, ou plutôt rouge, puisque ce jour-là, un matériau rougeâtre considéré comme impossible à fabriquer par les chimistes y a été forgé : un quasi-cristal.

Il a été retrouvé dans un minerai extrait du cratère de 80 mètres de large et 1,4 mètre de profondeur provoqué par l’explosion, plus puissant que celui de la bombe larguée sur Hiroshima quelques jours plus tard. Il est décrit par une équipe américano-italienne dans le Actes de l’Académie américaine des sciences du 17 mai 2021, dont l’un des auteurs, Paul Steinhardt, fut le premier, en 1984, à baptiser « quasi-cristal » ce que les chimistes considéraient comme une hérésie. Pour eux, en effet, un cristal est constitué de la répétition périodique d’un même motif. La géométrie impose alors des règles : il n’est pas possible de paver une pièce avec des pentagones réguliers et identiques, alors qu’il est possible de le faire avec des carrés et des hexagones. De même, il n’est pas possible d’occuper l’espace avec certains volumes répétés.

“Presque impossible”, répondit Paul Steinhardt en substance. Tout comme le mathématicien Roger Penrose a démontré que l’on peut paver un sol avec plusieurs motifs pour créer un ordre à grande échelle, Steinhardt a décrit comment construire un grand objet qui a l’air ordonné même en zoomant sur les détails , il n’y a pas de répétition des motifs. Les rayons X traversant un quasi-cristal partent dans des directions très précises, interdites par la doxa, et témoignant d’une régularité surprenante.

Dans une météorite ou dans un labo

Signe également de choc pour les chimistes, qui ont mis deux ans à accepter la publication d’un article d’un collègue israélien, Dan Shechtman, qui a réalisé le premier quasi-cristal et publié la recette un mois avant que le même mot ne soit utilisé par Steinhardt. . L’Israélien recevra le prix Nobel en 2011 et plus d’une centaine de quasi-cristaux ont été fabriqués depuis, étudiés pour leur propriété de revêtement catalytique ou anti-adhérent.

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Paul Steinhardt s’est spécialisé dans la chasse aux quasi-cristaux. En 2012, il a décrit le premier spécimen naturel, trouvé dans une météorite vieille de 4,5 milliards d’années. « Nous avions prouvé qu’il venait de la collision d’astéroïdes dans l’espace. De plus, en 2016, l’un de nous a fabriqué des quasi-cristaux en laboratoire à l’aide d’ondes de choc. Il était alors envisageable de le rechercher dans les matériaux autour des explosions nucléaires, explique Luca Bindi, co-auteur de la découverte, à l’Université de Florence. Cependant, il m’a fallu dix mois pour trouver ce que je cherchais, de la trinitite rouge. “ Le nom fait référence à Trinity, le site de l’explosion, et la couleur rare vient du cuivre dans les câbles fondu pendant le test.

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