Lorsqu'une température ou une pression est appliquée à un matériau, son état passe de liquide à solide ou reste solide mais présente des changements structurels. Ce changement est appelé transition ou changement de phase.
Le verre est un solide non cristallisé. Lorsqu'un liquide est rapidement refroidi, il devient un liquide surfondu en évitant la cristallisation au-delà de son point de congélation et passe à un état vitreux dur lors d'un refroidissement ultérieur.
La disposition atomique à l’intérieur du verre est apparemment désordonnée; cependant, la disposition présente diverses régularités étroitement liées aux propriétés physiques et chimiques du verre. De plus, les propriétés du verre sont cruciales dans les matériaux à changement de phase utilisés comme films d'enregistrement pour la fabrication de mémoires non volatiles et de disques optiques, tels que les disques Blu-ray, dans lesquels les propriétés du verre sont essentielles aux performances de l'appareil.
Ces matériaux présentent des changements considérables dans leurs propriétés vitreuses (transition de phase) avec des variations de température et de pression; cependant, les changements sous-jacents à la disposition atomique n'ont pas encore été élucidés.
Un groupe de recherche dirigé par l'Université de Tsukuba a combiné des expériences de diffraction à haute pression utilisant des rayons X de rayonnement synchrotron à haute brillance avec des simulations numériques utilisant l'apprentissage automatique pour étudier les changements dans l'arrangement atomique des matériaux à changement de phase (verres) en fonction de la pression. . L'article est publié dans la revue Nature Communications .
Les chercheurs ont découvert que la disposition régulière des atomes, appelée « distorsion de type Peierls », observée sous la pression atmosphérique, est supprimée lorsque la pression augmente. De plus, ils ont constaté que le module volumétrique d'élasticité du verre augmente en conséquence (c'est-à-dire que le volume du verre ne change pas facilement sous pression).
Le mécanisme sous-jacent à une telle transition de phase dans le verre est essentiellement le même que celui observé dans un liquide surfondu. Le comportement des matériaux à changement de phase lorsqu'ils agissent comme des liquides surfondus joue un rôle important dans la vitesse d'écriture et la conservation des données des disques optiques.
Ces résultats démontrent que la déformation de type Peierls est une caractéristique structurelle essentielle qui détermine les caractéristiques des matériaux à changement de phase. Ces résultats pourraient servir de base au développement de nouveaux matériaux pour les mémoires avancées à changement de phase et d'autres applications.
Plus d'informations : Tomoki Fujita et al, L'inversion induite par la pression des distorsions de type Peierls provoque la transition polyamorphique dans GeTe et GeSe, Nature Communications (2023). DOI :10.1038/s41467-023-43457-y
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par l'Université de Tsukuba
