Les chercheurs ont longtemps réfléchi à l'origine des délicats motifs à facettes entrecroisés que l'on trouve couramment sur les surfaces des matériaux brisés. Les vitesses de fissure typiques dans le verre dépassent facilement un kilomètre par seconde, et les éléments de surface cassés peuvent être bien plus petits qu'un millimètre. Étant donné que la formation de la structure de surface dure une infime fraction de seconde, les processus qui génèrent ces modèles ont été en grande partie un mystère.

Il existe maintenant un moyen de contourner ce problème. Le remplacement du verre dur par des gels mous mais cassants permet de ralentir les fissures qui précipitent la rupture à quelques mètres par seconde. Cette nouvelle technique a permis aux chercheurs Itamar Kolvin, Gil Cohen et le professeur Jay Fineberg, à l'Institut de physique Racah de l'Université hébraïque de Jérusalem, pour démêler les processus physiques complexes qui se déroulent pendant la fracture dans les moindres détails et en temps réel.

Leur travail jette un nouvel éclairage sur la formation de motifs de surface brisés. Les facettes de surface délimitées par des marches sont formées en raison d'un arrangement "topologique" spécial de la fissure qui ne peut pas être facilement défait, tout comme un nœud le long d'une ficelle ne peut pas être démêlé sans tirer toute la longueur de la ficelle à travers lui.

Ces « nœuds de fissure » augmentent la surface formée par une fissure, créant ainsi un nouveau lieu pour dissiper l'énergie nécessaire à la défaillance matérielle, et rendant ainsi les matériaux plus difficiles à casser.

"Les surfaces complexes qui se forment couramment sur tout objet fracturé n'ont jamais été entièrement comprises, " a déclaré le professeur Jay Fineberg. " Bien qu'une fissure puisse se former parfaitement à plat, surfaces de fracture en forme de miroir (et le fait parfois), les surfaces facettées généralement complexes sont la règle, même s'ils nécessitent beaucoup plus d'énergie pour se former. Cette étude éclaire à la fois comment des motifs aussi beaux et complexes émergent dans le processus de fracture, et pourquoi la fissure ne peut s'en dépouiller une fois qu'elles se sont formées."

Ce processus physiquement important fournit un exemple esthétique de la façon dont la physique et les mathématiques s'entremêlent pour créer une beauté complexe et souvent inattendue. La recherche apparaît dans Matériaux naturels .