Fusion nouvelle : quasicristaux et structures modulées explorés à travers des approximants apériodiques

ParisLes chercheurs de l'Institut de Technologie de Tokyo ont fait une découverte importante concernant les cristaux apériodiques. Ces matériaux particuliers, découverts pour la première fois dans les années 1960, ne suivent pas les motifs répétitifs habituels des cristaux réguliers. Il existe deux principaux types de cristaux apériodiques : les quasicristaux (QC), qui possèdent des motifs ordonnés mais non répétitifs, et les structures modulées incommensurables (IC), qui sont des structures régulières modifiées par des variations spatiales.

L'équipe du professeur associé Akihisa Koga a construit une structure spéciale en nid d'abeilles pour étudier le lien entre les quasicristaux (QCs) et les cristaux incommensurables (ICs). Ils ont utilisé une méthode innovante pour créer un motif de nid d'abeilles et simuler des structures IC.

Points Clés :

• Quasicristaux : Des structures ordonnées mais non périodiques
• Structures modulées incommensurables : Périodiques avec des modulations spatiales
• Étude utilisant des pavages en nid d'abeilles pour explorer la relation entre les QC et les IC

Les chercheurs ont créé un motif en utilisant de petits et grands hexagones, ainsi que des tuiles en parallélogramme, placés sur une surface plane. Ils ont disposé les tuiles de manière à ce que le ratio de taille entre les grands hexagones et les plus petites tuiles corresponde aux rapports d'or, d'argent et de bronze.

En utilisant le nombre d'or, ils ont créé une structure quasi-périodique. À mesure que le ratio des métaux augmentait, les carreaux formés ressemblaient à des structures IC modulées. Cela montre que la transition entre les QCs et les ICs peut être influencée par ces ratios métalliques.

Les chercheurs ont observé le motif de dallage à proportion métallique non seulement dans des modèles théoriques mais aussi dans des polymères réels grâce à un terpolymère tribloc ISP. Les images du microscope électronique à transmission ont révélé que ces polymères pouvaient être représentés par trois types de tuiles : L, P et S. Les tuiles P ont révélé des changements d'orientation, que les chercheurs ont interprétés comme des frontières jumelles.

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Des résultats similaires ont été observés avec de petites particules en suspension. En simulant 10 000 particules avec un potentiel d'interaction spécifique, elles se sont organisées en motifs formés de triangles orientés vers le haut et vers le bas.

Nouvelle Perspicacité :

Cette découverte représente une avancée importante pour la science des matériaux. Les approximants apériodiques permettent de mieux comprendre et manipuler les propriétés des matériaux. La recherche met en évidence l'efficacité de ces approximants pour induire des modulations dans les systèmes de matière molle en utilisant le groupe de plan P31m. Les rangées de tuiles P ont servi de frontières de domaine dans le réseau en nid d'abeilles, reliant ainsi les quasi-cristaux hexagonaux de rapport métallique aux réseaux en nid d'abeilles modulés incommensurables.

Ces découvertes offrent de nouvelles perspectives sur les cristaux apériodiques. Les scientifiques peuvent utiliser des structures similaires pour concevoir des structures de parois de domaine. Cela peut être utile dans divers domaines, tels que la science des matériaux et la nanotechnologie.

En comprenant et en contrôlant ces structures, nous pouvons créer des matériaux aux propriétés inédites que nous n'aurions jamais pu atteindre auparavant. Cette recherche représente une étape fondamentale pour exploiter le potentiel de ces matériaux complexes.