Des chercheurs de l'Université de Tohoku ont acquis de nouvelles connaissances sur les processus électroniques qui guident la transformation des liquides en un état solide cristallin ou vitreux.

La capacité de certains liquides à se transformer en verre a été exploitée depuis l'Antiquité. Mais de nombreux aspects fondamentaux de cette phase de transition sont loin d'être compris. Une meilleure compréhension pourrait stimuler le développement de nouveaux produits tels que les DVD ou les disques Blu-Ray qui stockent des données en modifiant leur état de matière de l'un à l'autre, et de nouveaux matériaux verriers.

Une équipe japonaise multi-institutionnelle dirigée par Kenichiro Hashimoto de l'Institut de recherche sur les matériaux de l'Université de Tohoku a comparé la dynamique moléculaire de la formation de verre dans des liquides conventionnels, comme le glucose, à un matériau organique métallique contenant des électrons « frustrés ». Ces électrons, responsable de la conduction des courants électriques, sont incapables d'atteindre leur état d'énergie le plus bas en raison de leur disposition géométrique sur le réseau cristallin du matériau.

Le refroidissement lent des liquides verriers conventionnels amène leurs atomes à s'organiser en arrangements réguliers, produire un matériau cristallisé. Lorsque les chercheurs ont lentement refroidi le métal organique qu'ils testaient, ses électrons frustrés organisés de la même manière en un motif régulier et cristallisés. Cependant, lorsque le matériau a été refroidi plus rapidement, la cristallisation a été évitée et les électrons frustrés du matériau se sont réorganisés, se transformant en verre d'une manière similaire aux liquides de formation de verre conventionnels.

Les résultats mettent en évidence le caractère universel de la phase de transition liquide-verre. Les chercheurs pensent que leur métal organique fournit une plate-forme de test pratique pour étudier les propriétés fondamentales de la transition liquide-verre.