Révélation du nano big bang :les scientifiques observent les premières millisecondes de la formation des cristaux
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Quand on fait pousser des cristaux, les atomes se regroupent d'abord en petits amas—un processus appelé nucléation. Mais comprendre exactement comment un tel ordre atomique émerge du chaos d'atomes en mouvement aléatoire a longtemps échappé aux scientifiques.
La théorie classique de la nucléation suggère que les cristaux forment un atome à la fois, augmentant régulièrement le niveau de commande. Des études modernes ont également observé un processus de nucléation en deux étapes, où un temporaire, la structure à haute énergie se forme en premier, qui se transforme alors en un cristal stable. Mais selon une équipe de recherche internationale codirigée par le Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) du ministère de l'Énergie, la vraie histoire est encore plus compliquée.
Leurs découvertes, récemment rapporté dans la revue Science , révèlent que plutôt que de se regrouper un par un ou de faire une seule transition irréversible, les atomes d'or s'auto-organiseront à la place, tomber en morceaux, se regrouper, puis réorganiser plusieurs fois avant d'établir une écurie, cristal commandé. À l'aide d'un microscope électronique avancé, les chercheurs ont été témoins de ce rapide, processus de nucléation réversible pour la première fois. Leurs travaux fournissent des informations tangibles sur les premiers stades de nombreux processus de croissance tels que le dépôt de couches minces et la formation de nanoparticules.
"Alors que les scientifiques cherchent à contrôler la matière à des échelles de longueur plus petites pour produire de nouveaux matériaux et dispositifs, cette étude nous aide à comprendre exactement comment certains cristaux se forment, " dit Pierre Ercius, l'un des principaux auteurs de l'étude et membre du personnel scientifique de la fonderie moléculaire de Berkeley Lab.
Conformément à la compréhension conventionnelle des scientifiques, une fois que les cristaux de l'étude ont atteint une certaine taille, ils ne sont plus retournés aux désordonnés, état instable. A gagné Chul Lee, l'un des professeurs guidant le projet, le décrit ainsi :si nous imaginons chaque atome comme une brique Lego, alors au lieu de construire une maison une brique à la fois, il s'avère que les briques s'emboîtent à plusieurs reprises et se séparent à nouveau jusqu'à ce qu'elles soient enfin assez solides pour rester ensemble. Une fois les fondations posées, cependant, plus de briques peuvent être ajoutées sans perturber la structure globale.
