Actuellement, de nombreuses (nano)structures sont cultivées en couches superposées, mais leur ordre à l’échelle atomique est généralement loin d’être parfait. Des chercheurs de l’Université de Twente ont cherché à mieux comprendre ces processus qui pourraient éventuellement conduire à des nanotechnologies plus petites, plus rapides et globalement meilleures et ont, lors d’une première observation mondiale, découvert la pré-solidification dans un mélange de gouttelettes. Ils ont récemment publié ces découvertes passionnantes dans la revue Physical Review Letters. .
Les gouttelettes sont composées d'un mélange de métaux platine et germanium et se déplacent sur un substrat chauffé en direction de la source de chaleur. Mais dès que la température baisse, les gouttelettes commencent leur comportement unique. Tels des skieurs professionnels, ils changent brusquement de direction et effectuent un slalom.
"Grâce à un microscope électronique à photoémission, nous avons pu filmer le ski et montrer tout le processus de solidification", explique Arie van Houselt, auteur correspondant de la publication.
Les gouttelettes de ski se forment à des températures étonnamment élevées. "Cela se produit à quatre-vingt-dix degrés au-dessus de leur point eutectique, qui est la température à laquelle ce type de mélanges gèlent. Les gouttelettes ne se solidifient pas d'un seul coup. Elles s'allongent d'abord, puis le processus de solidification commence au fond. Sur leur interface avec le substrat", explique Van Houselt.
Cette première couche solide explique aussi le ski. Lorsque le matériau se solidifie, il acquiert une nanostructure qui agit comme une grille sur laquelle la gouttelette peut se déplacer. La nanostructure diminue la résistance des gouttelettes dans une autre direction. Les gouttelettes profitent de cette résistance réduite et effectuent un virage serré. Ils commencent à avancer dans cette direction.
Cette exposition remarquable n’est pas seulement une performance divertissante à l’échelle nanométrique. Les conditions dans lesquelles ces gouttelettes affichent leur extraordinaire ski sont proches de celles rencontrées dans la croissance de nombreuses (nano)structures, comme les nanofils et le germanène. Van Houselt déclare :"Des découvertes comme celle-ci fournissent des informations inestimables sur les mécanismes de ces transformations, ouvrant potentiellement les portes à la création de puces informatiques parfaitement conçues."
Plus d'informations : Bene Poelsema et al, Présolidification dans les gouttelettes eutectiques, Physical Review Letters (2023). DOI : 10.1103/PhysRevLett.131.106201
Informations sur le journal : Lettres d'examen physique
Fourni par l'Université de Twente
