Une phase liquide inconnue découverte dans le verre est « un nouveau type de matériau », disent les scientifiques

Si l’on pousse les matériaux jusqu’à leurs limites, des phénomènes étranges peuvent se produire, comme la découverte d’une phase liquide inconnue jusqu’alors, signalée par des scientifiques qui étudient le développement d’un verre superfin à haute densité.

Ces types de verre sont utilisés de diverses manières, notamment dans les écrans OLED et les fibres optiques, mais ils peuvent présenter des problèmes de stabilité. C’est en cherchant à résoudre ces problèmes que ce type de matériau différent a vu le jour.

La phase liquide nouvellement découverte promet un verre mince plus stable et plus dense que les matériaux précédents, une avancée qui pourrait ouvrir la voie à de nouvelles utilisations du verre, voire à de nouveaux types de dispositifs.

“Il y a beaucoup de propriétés intéressantes qui sont sorties de nulle part, et personne n’avait pensé que dans les films minces, on pourrait voir ces phases”, explique la physicienne Zahra Fakhraai de l’Université de Pennsylvanie.

“C’est un nouveau type de matériau.”

Le verre est un type de matériau très particulier qui se forme généralement lorsqu’un liquide se solidifie. Alors que ses propriétés se rapprochent de celles d’un solide, la structure interne du verre ne change pas beaucoup par rapport à la phase liquide. Cela reste une transition fascinante pour les scientifiques.

Dans le cas du verre ultrafin, cette transition peut être difficile à gérer sans se heurter à des problèmes comme la cristallisation, surtout à grande échelle. Les verres minces conservent davantage leurs propriétés liquides que la normale, ce qui peut entraîner une instabilité et une dégradation.

Dans d’autres verres, une technique connue sous le nom de dépôt en phase vapeur – où un gaz est transformé directement en liquide – est utilisée au lieu de refroidir un liquide, mais il n’était pas clair si cela pouvait aider avec les verres minces.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont passé des années à réaliser des expériences pour établir que le dépôt en phase vapeur réduirait effectivement certaines des propriétés liquides du verre mince. C’est grâce à ce processus que la nouvelle phase de liquide a été repérée – une phase qui diffère de la phase liquide normale observée lors de la production de ce type de verre.

“Les deux liquides ont des structures distinctes, un peu comme le graphène et le diamant, qui sont tous deux des solides constitués de carbone, mais qui existent sous des formes solides très différentes”, explique M. Fakhraai.

Des expériences complémentaires ont confirmé l’empilement de molécules individuelles dans une structure qui n’était pas un cristal mais autre chose. Sur la base de la géométrie de la phase, les chercheurs pensent qu’il pourrait y avoir des implications pour d’autres types de matériaux également.

Cela signifie qu’il est possible de produire des verres ultraminces d’une densité beaucoup plus élevée – supérieure à celle du cristal dans certains cas – grâce au dépôt en phase vapeur et à la nouvelle phase de liquide dans le verre.

D’autres études sont prévues pour établir exactement comment cette transition de phase se produit, y compris un examen plus approfondi de la phase de dépôt, et cela pourrait aider les scientifiques à résoudre certains des autres mystères restants du verre.

“Notre espoir est que cette compréhension fondamentale motive davantage d’applications et une meilleure capacité à concevoir des verres à couches minces avec des propriétés améliorées de la même manière”, déclare Fakhraai. “Si les relations structure-propriété sont comprises dans les films minces, nous pouvons faire mieux par la conception.”

Les résultats devraient être publiés cette semaine dans PNAS.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche