Un phénomène qui avait déjà été observé lorsque les chercheurs simulaient les propriétés des noyaux de planètes à des pressions extrêmes a maintenant également été observé dans le titane pur à pression atmosphérique. Des chaînes d'atomes se précipitent à la vitesse de l'éclair à l'intérieur du matériau solide.

"Le phénomène que nous avons découvert change notre façon de penser le transport de masse dans les métaux. Il explique les propriétés des métaux que nous avons, jusqu'à maintenant, pas été en mesure de comprendre. Il est trop tôt pour dire ce que cela signifie concrètement, mais plus nous en savons sur le fonctionnement des matériaux dans différentes conditions, meilleures sont nos possibilités de développer des matériaux aux propriétés nouvelles ou améliorées, " dit Davide Sangiovanni, chercheur à la Division de physique théorique du LIU et auteur principal d'un article publié dans Lettres d'examen physique .

Structure en cristal

Dans les matériaux solides tels que les métaux, les atomes sont disposés en une structure cristalline bien organisée, à des distances définies les unes des autres. La diffusion se produit généralement sous forme de sauts "rares" isolés d'atomes dans des lacunes (défauts cristallins). Cependant, pour certains matériaux, tels que les conducteurs ioniques rapides à des températures élevées, ou de l'eau ("glace superionique") et du fer aux pressions extrêmes trouvées dans les noyaux planétaires - de longues chaînes d'atomes/ions peuvent soudainement commencer à se déplacer à une vitesse étonnamment élevée en tant qu'entité. Le processus se déroule sur des échelles de temps de la picoseconde ou de la nanoseconde, et n'affecte pas la structure cristalline. Le phénomène est parfois appelé « diffusion concertée, " "diffusion superionique" ou "diffusion de type liquide, " et a été décrite dans un certain nombre d'articles théoriques.

La découverte la plus excitante qu'il ait faite, cependant, avec des collègues de l'Université de Linköping et des universités d'Allemagne et de Russie, est que la même diffusion peut avoir lieu dans la phase cubique du titane pur, à la pression atmosphérique normale et à une température inférieure au point de fusion.

Diffusion concertée

Titane, zirconium et hafnium, qui sont tous dans le groupe IVB du tableau périodique, ont plusieurs propriétés caractéristiques que les chercheurs n'ont pas été en mesure d'expliquer jusqu'à présent.

"Dans l'article, nous montrons que les propriétés anormales des métaux du groupe IVB dans leur structure cubique proviennent de la diffusion concertée, dans lequel les chaînes atomiques se tortillent à travers le cristal solide, " dit Davide Sangiovanni.