Ces images montrent diverses vues agrandies de quasicristaux auto-assemblés à partir de nanoparticules sphériques. L'équipe de scientifiques de l'Université de Chicago, Argonne National Lab et l'Université de Pennsylvanie continuent de découvrir de nouveaux exemples de matériaux quasi cristallins, autrefois considéré comme impossible. Les barres d'échelle sont en nanomètres. Une molécule d'ADN mesure environ deux nanomètres de diamètre. (Dmitri Talapine, Université de Chicago)
(PhysOrg.com) -- Il y a quelques décennies à peine, les scientifiques croyaient que toute la matière ordonnée est constituée de blocs de construction qui se répètent automatiquement - des atomes, ions ou molécules. Dans cette vue, les solides ordinaires de la vie quotidienne sont disposés en cristaux de répétition, motifs tridimensionnels.
Les scientifiques ont remis en question cette loi universelle de la nature autrefois reconnue lorsqu'ils ont découvert un matériau « impossible » dont l'existence ne pouvait être expliquée par l'arrangement périodique des atomes. Ces matériaux, nommés plus tard quasicristaux, suivre différent, des modèles mathématiquement stricts mais non répétitifs.
Depuis, des quasicristaux ont été découverts dans environ 100 composés intermétalliques synthétiques et, en 2009, dans un spécimen géologique. Mais des questions demeuraient. Comment et pourquoi se forment-ils, sont-ils stables, et quelle est leur structure atomique précise ?
Aujourd'hui, Dmitri Talapin de l'Université de Chicago et ses collègues ont créé pour la première fois des quasi-cristaux à partir de nanoparticules auto-assemblées. Les techniques d'auto-assemblage exploitent les propres tendances de la nature pour développer de nouveaux matériaux. Les techniques promettent également de révéler de nouveaux détails de la structure atomique des quasicristaux d'une manière qui échappe même aux techniques de microscopie les plus puissantes.
« Ici, la nature travaille pour nous et crée toute cette complexité incroyable, " dit Talapin, professeur assistant en chimie à l'Université de Chicago. Lui et ses collègues du Argonne National Laboratory et de l'Université de Pennsylvanie rapportent leurs découvertes dans un récent numéro de la revue La nature .
L'équipe UChicago-Argonne-Penn a synthétisé des nanoparticules sphériques de plusieurs matériaux différents et les a amenées à s'auto-assembler en quasi-cristaux. "Nous avons compris les règles fondamentales de ce qui régit l'auto-assemblage des quasi-cristaux, », a déclaré Talapin. "La nature force ces sphères aléatoires à s'assembler en vraiment complexes, motifs tridimensionnels.
Parce que les quasicristaux sont rares, les scientifiques n'ont pas encore pleinement exploré leurs propriétés. Cependant, les études expérimentales et théoriques existantes indiquent les possibilités d'atteindre une mécanique sans précédent, propriétés optiques et électroniques.
Cette exploration gagnerait grandement à une meilleure compréhension des règles fondamentales régissant la formation des quasicristaux, dit Talapin. Leur étude continue de donner aux scientifiques une nouvelle appréciation de la complexité et de la beauté des solides, qui forment la base de la vie moderne et de la technologie.
« Les cristaux sont les matériaux clés pour une énorme liste d'applications. Nous comptons sur des cristaux dans nos ordinateurs, dans nos montres, dans les voitures, dans les rues, partout. Quelles nouvelles opportunités les quasi-cristaux peuvent-ils nous apporter ?
Plus d'information: « Ordre quasicristallin dans les super-réseaux de nanoparticules binaires auto-assemblés, » par Dmitri V. Talapin, Elena V. Chevtchenko, Maryna I. Bodnarchuk, Xingchen Ye, Jun Chen, et Christopher B. Murray, La nature , 15 octobre 2009.
Fourni par l'Université de Chicago (actualité :web)
