En interrompant délibérément l'ordre des matériaux - en introduisant différents atomes dans le métal ou des nanoparticules dans les cristaux liquides - on peut induire de nouvelles qualités. Par exemple, alliages métalliques comme le duralumin, qui est composé de 95% d'aluminium et 5% de cuivre, sont généralement plus durs que les métaux purs. Ceci est dû à une interaction élastique entre les défauts du cristal, appelées luxations, et les atomes de soluté, qui forment ce qu'on appelle les nuages ​​de Cottrell autour d'eux. Dans de tels nuages, la concentration en atomes de soluté est supérieure à la concentration moyenne dans le matériau.

Dans un article publié en EPJ E , Patrick Oswald de l'École Normale Supérieure de Lyon, La France, et Lubor Lejček de l'Académie tchèque des sciences ont maintenant calculé théoriquement les propriétés statiques et dynamiques des nuages ​​de Cottrell, qui forment autour des bords des dislocations dans les cristaux liquides lamellaires de la variété smectique A décorés de nanoparticules. Ce travail pourrait être important, par exemple, dans le cadre de l'amélioration des performances lubrifiantes de tels cristaux liquides.

Les nuages ​​de Cottrell sont difficiles à étudier dans les matériaux solides, et encore plus lorsque les luxations sont en mouvement. Ce n'est pas le cas dans des cristaux liquides smectiques A dopés avec des nanoparticules d'or où les nuages ​​de Cottrell sont visibles au simple microscope optique. En outre, la densité de dislocations peut être contrôlée expérimentalement dans ces matériaux, permettant de mesurer directement la mobilité de la luxation. Une expérience récente a montré qu'elle diminue à mesure que la concentration de nanoparticules augmente. Cela conduit à un durcissement du matériau, très similaire à ce qui est observé dans les alliages métalliques.

Lorsque les luxations se déplacent lentement, les nuages ​​de Cottrell de nanoparticules sont entraînés par les dislocations, ce qui diminue leur mobilité. Dans cette étude, les auteurs démontrent une formule précédemment utilisée pour approximer la mobilité des dislocations en présence de nuages ​​de Cottrell. Ils effectuent ensuite une simulation numérique du problème pour étudier comment le nuage de Cottrell s'érode lorsque la dislocation se déplace à grande vitesse.