La science des matériaux à haute pression a décollé au cours des deux dernières décennies, avec les progrès des techniques expérimentales auparavant difficiles et des technologies telles que les enclumes de diamant, qui pressent des échantillons de matériaux entre deux diamants à des pressions jusqu'à des millions de fois supérieures à celles à la surface de la Terre.

Le champ utilise ces conditions extrêmes qui reflètent l'intérieur profond des planètes pour découvrir de nouveaux matériaux, modifier les propriétés des matériaux connus de manière potentiellement utile voire exotique, et de tester leurs concepts sur le fonctionnement des matériaux ou de simuler à quoi cela ressemble à l'intérieur de la Terre.

Pendant ce temps, la pérovskite est à la fois le minéral le plus abondant du manteau terrestre (composé de titanate de calcium, CaTiO 3 ) et le nom de tout matériau qui a le même, structure cristalline spéciale comme ce minéral. Les structures pérovskites sont d'un grand intérêt pour les scientifiques des matériaux en raison de multiples propriétés intéressantes qui sont importantes dans une gamme de microélectronique, les télécommunications et les applications d'énergie propre.

En utilisant des techniques avancées de haute pression, Professeur Changqing Jin, qui dirige l'équipe de recherche de l'Institut de physique, Académie chinoise des sciences, également en complément de l'Académie des sciences de l'Université de Chine (UCAS), fabrique depuis un certain temps de nombreux nouveaux matériaux avec des structures de pérovskite et de nouvelles fonctionnalités. Récemment, son laboratoire a synthétisé un nouveau type de composé pérovskite, appelés les « doubles pérovskites, " qui a deux fois la "cellule unitaire, " ou le plus petit bloc de construction possible d'un cristal, de pérovskites régulières.

Les résultats ont été publiés dans la revue à comité de lecture Angewandte Chemie .

L'étude détaille comment les chercheurs ont exposé leur dernière double pérovskite, composé d'yttrium, cobalt, atomes d'iridium et d'oxygène (Y 2 CoIrO 6 ), à différents niveaux d'extrême pression, et ce qui s'est passé quand ils l'ont fait.

Pour la plupart des matériaux, une augmentation de la pression permet une augmentation du nombre d'atomes qui peuvent se rassembler immédiatement autour d'un atome central dans un cristal (appelé le nombre de coordination.

Mais la nouvelle double pérovskite, Oui 2 CoIrO 6 , n'a pas adhéré aux théories traditionnelles selon lesquelles l'ordre de la structure cristalline tend à augmenter avec l'augmentation de la pression.

Au lieu, lorsqu'il est synthétisé à pression ambiante, Oui 2 CoIrO 6 est très ordonné, mais étonnamment lorsqu'il est synthétisé à 6 gigapascals (GPa, ou environ 60, 000 fois la pression atmosphérique standard), tandis que la cellule unitaire est devenue plus petite, maintenant il n'y avait qu'une commande partielle.

Puis à 15 GPa, les chercheurs ont trouvé le désordre. L'augmentation de la pression avait inversé la séquence normale de l'ordre au désordre que les chercheurs attendaient. En outre, les propriétés magnétiques du matériau ont changé

"Avec curiosité, 15 GPa est aussi la pression que vous trouvez à la région limite entre le manteau supérieur et inférieur profondément dans la Terre, " a déclaré Zheng Deng, un autre membre de l'équipe. "C'est précisément là que se forment de nombreux matériaux pérovskites."

Mieux comprendre cette transition ordre-désordre inattendue dépendant de la pression pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre les propriétés des minéraux qui composent le manteau et l'intérieur plus profond de notre planète

"Cela viole notre intuition sur la chimie à haute pression, " Deng a poursuivi. "Cela signifie que nous allons devoir reconsidérer entièrement les effets de la pression dans les sciences du solide"

La découverte pourrait permettre la conception et la synthèse de nouveaux matériaux utiles à haute pression avec des attributs qui seraient autrement difficiles à atteindre dans des conditions normales.