Des chercheurs ont découvert un nouvel état de la matière : le verre liquide
Le verre est vraiment un matériau particulier. Bien qu’il soit solide, ses composants ne sont pas organisés en une belle structure cristalline comme les autres solides.
Ses molécules sont gelées en place avant de pouvoir s’organiser en cristal. La quête pour comprendre le verre a conduit les chercheurs à découvrir un nouvel état de la matière : le verre liquide.
Le verre liquide a été créé avec des particules capables de s’écouler, mais ne pouvant pas tourner. Comme Proceedings of the National Academy of Sciences le rapporte, ce nouvel état donne un aperçu de la façon dont le verre ordinaire pourrait se former.
Le point de départ de cette enquête a été l’utilisation de colloïdes, des mélanges de « grosses » particules dispersées dans une seconde substance. Les gels et les émulsions sont des exemples de colloïdes. Ces substances peuvent subir de nombreux phénomènes qui se produisent dans les matériaux formant du verre, elles sont donc un bon substitut pour étudier ces transitions vitreuses.
L’équipe impliquée dans cette recherche a décidé de tenter quelque chose de différent des études précédentes. Au lieu d’utiliser des particules sphériques dans leur colloïde, ils ont fabriqué des particules spéciales elliptiques (en forme d’œuf). En modifiant la concentration de celles-ci dans les mélanges, ils ont découvert le comportement inhabituel du verre liquide.
« En raison de leurs formes distinctes, nos particules ont une orientation – par opposition aux particules sphériques – qui donne lieu à des types de comportements complexes entièrement nouveaux et non étudiés auparavant », a déclaré le professeur Andreas Zumbusch, auteur principal de l’université de Constance, dans un communiqué. « À certaines densités de particules, le mouvement d’orientation s’est figé alors que le mouvement de translation a persisté, ce qui a donné lieu à des états vitreux où les particules se sont regroupées pour former des structures locales d’orientation similaire. »
La position et l’orientation des particules ellipsoïdes dans le verre liquide. Les groupes de recherche du professeur Andreas Zumbusch et du professeur Matthias Fuchs.
Ce que les chercheurs ont vu dans cette substance particulière, ce sont deux transitions de verre concurrentes. L’une était une transformation de phase régulière, qui est réversible. L’autre était une transition de non-équilibre, qui est irréversible. C’est peut-être cette combinaison qui produit les propriétés particulières du verre.
« C’est incroyablement intéressant d’un point de vue théorique », déclare le Dr Matthias Fuchs, professeur de théorie de la matière molle condensée à l’université de Constance et l’autre auteur principal de l’article. « Nos expériences fournissent le type de preuves de l’interaction entre les fluctuations critiques et l’arrêt vitreux que la communauté scientifique recherche depuis un certain temps. »
La compréhension du verre ne concerne pas seulement le matériau qui fabrique nos fenêtres. Un large éventail de matériaux se comportent comme le verre, y compris les plastiques et les métaux, ainsi que des substances organiques telles que les protéines et même les cellules biologiques.
Des recherches théoriques sur le verre liquide sont en cours depuis deux décennies. Ce premier résultat aura un effet de longue portée dans le domaine de la science des matériaux.
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Source : IFLScience – Traduit par Anguille sous roche
