Une équipe de recherche internationale dirigée par des scientifiques de l'Institut de physique (IOP) de l'Académie chinoise des sciences a utilisé une technique d'imagerie très sophistiquée pour étudier les arrangements atomiques dans les matériaux amorphes. Leurs découvertes, publiées dans la revue Nature Materials, pourraient avoir des implications considérables sur notre compréhension d’une grande variété de matériaux, du verre aux alliages métalliques.

Les matériaux amorphes, également appelés matériaux non cristallins, se caractérisent par l'absence de structure atomique régulière et répétitive. Cela les rend très différents des matériaux cristallins, tels que les métaux et les sels, qui possèdent des arrangements atomiques très ordonnés. Bien que les matériaux amorphes soient omniprésents autour de nous, du verre de nos fenêtres aux polymères de nos plastiques, nous ne comprenons toujours pas complètement comment leurs atomes sont regroupés.

Les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique d’imagerie 3D appelée tomographie par microscopie électronique à transmission par balayage (STEM) pour prendre des photos d’atomes individuels dans un matériau amorphe. Dans cette technique, un faisceau d’électrons de haute énergie est focalisé sur un film mince du matériau et les électrons diffusés résultants sont utilisés pour reconstruire une image 3D des arrangements atomiques.

"Le défi avec ces types de matériaux est que nous ne connaissons souvent pas leur structure cristalline. Nous avons donc besoin d'une méthode qui nous permette de déterminer la distribution 3D des atomes dans le matériau", explique le professeur Hanbin Zhang, auteur principal de l'étude. . "La tomographie STEM nous permet de faire exactement cela."

Grâce à cette technique, les chercheurs ont pu identifier deux types distincts d’arrangements atomiques dans le matériau amorphe étudié. Un type d’arrangement était caractérisé par des amas denses d’atomes, tandis que l’autre était plus ouvert et diffus. Les chercheurs pensent que ces deux types de dispositions pourraient être responsables des propriétés uniques du matériau, telles que sa résistance et sa flexibilité élevées.

Les chercheurs affirment que leurs travaux pourraient avoir des implications considérables sur notre compréhension de la structure d’une grande variété de matériaux amorphes. Cela pourrait conduire au développement de nouveaux matériaux dotés de propriétés améliorées pour diverses applications, telles que le verre, les alliages métalliques et les polymères.