Fragments équivalents des structures cristallines des énantiomorphes -Mn. Les agencements en forme de vis sont formés par des atomes de manganèse sur différentes positions de Wyckoff (code couleur). Crédit :MPI CPfS
La gaucherie ou la droite est une propriété de symétrie que de nombreux objets macroscopiques présentent également et qui est d'une immense importance, notamment pour la bioactivité des molécules organiques. La chiralité est également pertinente pour les propriétés physiques ou chimiques telles que l'activité optique ou l'énantiosélectivité des solides cristallins ou de leurs surfaces. Dans le cas des phases métalliques chirales, la supraconductivité non conventionnelle et les états magnétiques ordonnés inhabituels sont liés à la chiralité de la structure cristalline sous-jacente. Malgré ce lien entre la chiralité et les propriétés d'un matériau, la détection est souvent difficile car les variantes structurelles gauchers et droitiers peuvent s'annuler ou au moins affaiblir l'effet de chiralité.
Il n'est pas toujours possible de préparer des matériaux chiraux qui ne contiennent qu'une seule des deux variantes structurelles. Plus souvent, les deux variantes structurelles sont présentes dans un matériau polycristallin. Pour les enquêtes systématiques, il est donc important de pouvoir déterminer la latéralité avec une bonne résolution spatiale.
Dans une nouvelle étude, il est montré que la méthode EBSD (Electron Backscatter Diffraction) peut être utilisée pour déterminer la distribution des variantes structurelles énantiomorphes non seulement dans les matériaux polycristallins de phases multi-composants, mais aussi pour la structure élémentaire chirale β-Mn. La différence entre les structures cristallines à plusieurs composants et la structure élémentaire est donc d'une importance particulière, puisque la méthode de diffraction des rayons X, qui est généralement utilisé pour déterminer la latéralité, ne fournit aucune information sur la latéralité pour une structure élémentaire chirale telle que β-Mn.
Carte de distribution énantiomorphe des grains gauches (rouges) et droitiers (bleus) de β-Mn dans un matériau polycristallin. La carte est une superposition d'une micrographie optique à fond clair d'un échantillon de manganèse monté et métallographiquement préparé (petit cercle :? =500 μm). Crédit :MPI CPfS
L'EBSD est une méthode établie pour déterminer l'orientation cristalline locale dans un matériau polycristallin au moyen de raies de Kikuchi. L'investigation EBSD est réalisée au microscope électronique à balayage. C'est donc une méthode relativement simple pour déterminer les propriétés cristallographiques locales d'un matériau polycristallin. Les raies de Kikuchi sont formées par diffraction des électrons sur un plan fortement incliné, surface plane. Cependant, les méthodes conventionnelles d'évaluation du modèle EBSD ne permettent pas de conclure sur le caractère manuel d'une phase. Seule la prise en compte de la diffusion multiple dynamique des électrons dans les calculs de simulation donne des différences dans les raies de Kikuchi des deux énantiomorphes. Une attribution de la latéralité est faite sur la base du meilleur accord du modèle EBSD expérimental avec l'un des deux modèles simulés.
Ces investigations ont été menées sur les phases β-Mn et le composé multicomposant Pt2Cu3B, structurellement étroitement apparenté. La distribution des énantiomorphes a été déterminée à partir du modèle EBSD pour les deux phases, tandis que la diffraction des rayons X sur les cristaux coupés Xenon-FIB (Focused ion beam) a permis une affectation pour la phase ternaire uniquement. La détermination basée sur l'EBSD de la distribution des énantiomorphes dans un matériau polycristallin simplifie considérablement la préparation de matériaux avec une main définie.