La physique des matériaux vient de franchir un cap. Une équipe de scientifiques britanniques et allemands a mis en évidence une phase de la matière jusqu'alors théorique : un hybride étrange, où coexistent les propriétés du solide et du liquide. Cette découverte, publiée dans la revue ACS Nano, repose sur la manipulation d'atomes à une échelle nanométrique et pourrait redéfinir notre compréhension de la solidification.
Comment cette phase inédite a-t-elle été observée ?
Tout part d'une expérience précise. Les chercheurs ont utilisé un microscope électronique à transmission de pointe, le SALVE, pour observer des nanoparticules métalliques de platine, d'or et de palladium.
Ces particules étaient déposées sur une feuille de graphène ultrafine, agissant comme une véritable plaque de cuisson atomique. En chauffant le tout, les scientifiques s'attendaient à voir tous les atomes entrer en mouvement, comme dans n'importe quel liquide. Mais une surprise les attendait : certains atomes restaient parfaitement immobiles, comme figés sur place.
Qu'est-ce qu'un "corral atomique" ?
L'explication est fascinante. Ces atomes immobiles se liaient fortement aux défauts microscopiques présents à la surface du graphène. Plus il y a de défauts, plus il y a d'atomes fixes.
Les scientifiques ont alors eu une idée : utiliser le faisceau d'électrons du microscope pour créer volontairement plus de défauts. Ils ont ainsi pu construire une véritable barrière, un anneau d'atomes fixes encerclant le métal en fusion. Ce piège, c'est le "corral atomique". Une fois pris au piège, le liquide change radicalement de comportement.
Quelles sont les implications concrètes de cette découverte ?
Les conséquences sont potentiellement immenses. Un liquide piégé dans ce corral atomique peut rester fluide à des températures incroyablement basses. Pour le platine, il peut demeurer liquide jusqu'à 350°C, soit plus de 1000°C en dessous de son point de congélation normal.
Lorsqu'il finit par se solidifier, il ne forme pas un cristal ordonné mais un solide amorphe, instable, un peu comme du verre. Cette maîtrise d'un nouvel état de la matière ouvre des pistes pour des catalyseurs auto-nettoyants plus performants et une utilisation plus efficace des métaux rares dans les technologies vertes.
Foire Aux Questions (FAQ)
Qu'est-ce que le "liquide surrefroidi encagé" ?
C'est un état où une partie d'un métal liquide est piégée à l'intérieur d'une barrière d'atomes du même métal, mais rendus immobiles. Cela crée un matériau hybride qui n'est ni complètement solide, ni complètement liquide.
En quoi est-ce différent des états solide, liquide et gaz classiques ?
Il combine des caractéristiques des deux phases. Il possède des atomes fixes comme un solide, qui forment une "cage", et des atomes mobiles comme un liquide, qui sont enfermés à l'intérieur. Il ne s'agit donc pas d'une simple transition de phase mais d'une coexistence stable.
Quelles pourraient être les applications futures ?
Les applications les plus prometteuses concernent les domaines utilisant des métaux comme catalyseurs, notamment dans l'énergie propre et la chimie. Cette découverte pourrait mener à la conception de matériaux plus durables, plus efficaces et nécessitant moins de métaux rares.
