Les figures de gauche et de droite sont des diagrammes schématiques d'un solide vitreux en deux et trois dimensions. La modalité de la dynamique du solide vitreux dans différentes dimensions est illustrée. En trois dimensions, une particule vibre à l'intérieur d'une cage formée de particules voisines, en raison de l'état dense des particules, et sort par intermittence de la cage. En deux dimensions, les ondes sonores vibrationnelles de grande longueur d'onde induisent un mouvement cohérent des particules avec une grande amplitude qui peut en principe dépasser l'échelle de longueur des rayons des particules (le cercle de couleur aqua sur la gauche indique que la particule en cage peut se déplacer sur une grande distance). Crédit :Hayato Shiba
Des scientifiques japonais ont révélé que si un solide vitreux possède une structure plane (en forme de feuille), il peut présenter un mouvement de vibration thermique amélioré en raison du même mécanisme connu pour les cristaux plans (cristaux bidimensionnels), en utilisant des simulations à grande échelle sur des supercalculateurs.
"Imaginez si nous pouvions faire une feuille de verre, qui a une forme plane bidimensionnelle (2D), " dit le Dr Hayato Shiba, de l'Institut de recherche sur les matériaux (IMR) de l'Université du Tohoku. « Dans une dimension spatiale aussi confinée, une variété de phénomènes nouveaux a lieu dans les systèmes "périodiques" habituels (cristaux, systèmes de rotation, etc.). Cela est dû au mouvement thermique des constituants qui se déroule à plus grande échelle en raison des dimensions spatiales limitées. »
Un tel mouvement thermique amélioré est connu pour induire de nouveaux phénomènes physiques que Shiba, et son équipe de recherche de Yasunori Yamada (IMR), Takeshi Kawasaki (Université de Nagoya) et Kang Kim (Université d'Osaka), l'espoir conduira au développement de nouveaux matériaux et dispositifs fonctionnels nécessaires à la réalisation de sociétés économes en énergie.
Cependant, on ne sait toujours pas si le verre 2D, en tant que système « non périodique », présente de tels mouvements thermiques améliorés.
"Notre résultat indique que le verre 2D peut devenir mou, progressivement et pour toujours, quand on passe aux échelles macroscopiques. Par conséquent, l'amplitude de vibration devient infinie à cause des mouvements à grande échelle, " dit Shiba.
"En d'autres termes, ces matériaux peuvent présenter de fortes réponses aux champs externes ou à la déformation. La vibration thermique est parfaitement différente de celle d'un verre 3D, et il peut même altérer la nature fondamentale de la vitrification et de la transition de phase vitreuse."
Dans les expériences, Le verre 2D a été réalisé expérimentalement à l'aide de systèmes colloïdaux, et peut également être réalisé en utilisant d'autres matériaux mous et durs.
