Le Lauréat Quasicrystal

Dan Shechtman , le professeur Philip Tobias d'ingénierie des matériaux à l'Institut de technologie israélien Technion de Haïfa, a reçu la semaine dernière le prix Nobel de chimie 2011 pour sa découverte des quasi-cristaux, une forme de matière avec une structure atomique qui était auparavant considérée comme impossible.

En 1982, Shechtman a découvert une nouvelle structure atomique en étudiant un mélange rapidement refroidi d'aluminium et de manganèse. Contrairement à un cristal ordinaire, qui a une structure ordonnée et répétitive, ce matériau contenait un motif qui ne se répétait jamais. De nombreux autres types de quasi-cristaux ont été découverts depuis lors.

En 1992, l'Union internationale de cristallographie a modifié la définition officielle du cristal pour incorporer la découverte de Shechtman.

ENFANTS : Existe-t-il des opportunités pour inventer de nouveaux types de matériaux grâce aux quasi-cristaux ?

Shechtman : Il y a toujours quelque chose de nouveau dans les quasi-cristaux. Il y a tellement de gens qui y travaillent dans le monde, donc chaque mois il y a de nouveaux développements. Si vous utilisez un matériau pour une application, alors vous avez besoin d'une propriété spéciale qui sera meilleure que d'autres matériaux, sinon, pourquoi utiliser ce matériau ? Les matériaux quasi-périodiques ont certaines propriétés uniques, telles que les propriétés électriques, les propriétés optiques, la dureté et les propriétés antiadhésives. La direction de la lumière à travers ce matériau est différente. Électriquement, ils se comportent de manière très particulière en fonction de la température. Certaines de ces propriétés ont été mises à profit.

Quel a été le premier produit à base de quasi-cristaux ?

La première application était un revêtement antiadhésif sur des poêles à frire et des ustensiles de cuisine. Si vous cuisinez sur des quasi-cristaux, votre omelette n'y collera pas, comme le téflon. Mais contrairement au téflon, si vous utilisez un couteau dans la poêle [quasicrystal], vous ruinerez le couteau. Quand vous avez du téflon et que vous utilisez un couteau, vous ruinez le téflon. Le téflon en ruine n'est pas sain. J'ai une poêle à frire qui est recouverte de plasma de quasi-cristaux et cela fonctionne très bien. Il a été fabriqué par une entreprise française, Sitram. Ils ont fermé la ligne de production car ils avaient quelques problèmes de réaction du revêtement avec le sel. Si les gens cuisinent avec beaucoup de sel, cela gravera le revêtement quasi cristallin. Les gens n'aimaient pas ça, alors ils n'ont pas continué.

La citation Nobel dit que les quasi-cristaux sont fragiles mais qu'ils peuvent renforcer l'acier comme une armure. Quelles sont les applications pratiques ?

Sandvik, une entreprise suédoise, produit un acier inoxydable durci par précipitation qui possède des propriétés intéressantes. L'acier est renforcé par de petites particules quasicristallines et il ne se corrode pas. C'est un acier extrêmement résistant. Il est utilisé pour tout ce qui touche la peau, par exemple les lames de rasoir ou les outils chirurgicaux. Lorsqu'un matériau se déforme de manière à ne pas rebondir, dans la plupart des cas, la déformation est due à un processus appelé glissement de dislocation. Il y a des défauts dans le matériau qui provoquent des luxations. S'ils sont libres de se déplacer, il est alors facile de plier le matériau. Mais si quelque chose les arrête, alors c'est plus difficile et le matériau est plus dur et plus résistant. Ces petites particules quasicristallines empêchent le mouvement de dislocation dans le matériau.

La citation indique également que les quasicristaux sont utilisés pour développer une isolation thermique, des LED, des moteurs diesel et de nouveaux matériaux qui convertissent la chaleur en électricité. Selon vous, quelles nouvelles applications sont les plus prometteuses ?

Étant donné que certains de ces matériaux ont un faible coefficient de friction, qu'ils ont des propriétés antiadhésives et qu'ils sont également durs, imaginez ce qui se passerait si vous produisiez de la poudre quasicristalline en minuscules boules par un processus de solidification rapide, un processus d'atomisation au gaz, alors vous pouvez intégrer les poudres fines en plastique. Parce que ces particules sont solides et peuvent résister à la friction et à l'usure, vous pouvez fabriquer des engrenages à partir de ce plastique et les engrenages ne s'éroderont pas à cause de ces particules incrustées. C'est comme une protection contre l'érosion. Cela peut servir dans les ventilateurs et les ventilateurs qui ont des engrenages en plastique. De plus, la conductivité thermique de certains de ces quasicristaux est très mauvaise. C'est presque un isolant. Vous pouvez donc l'enduire et il isolera contre le transfert de chaleur.

L'icosaédrite, un minéral quasicristallin d'origine naturelle, a été identifiée dans un échantillon de la rivière Khatyrka à Chukhotka, en Russie. Sera-t-il utile ?

C'est une découverte importante, car c'est la première découverte dans la nature, mais il n'y a pas d'applications pratiques. Il y a beaucoup, beaucoup de métaux, mais si vous pensez que tous les métaux peuvent être utilisés pour quelque chose d'utile, détrompez-vous. Regardez les matériaux de construction. Nous avons l'acier, qui est à base de fer, nous avons des alliages d'aluminium, des alliages de magnésium, des alliages à base de titane, des alliages à base de nickel, des alliages de cuivre, et c'est à peu près tout, si je n'en oublie aucun. A quoi servent tous les autres métaux ? Quelles sont les applications de l'ytterbium ? Quelles sont les applications de tous les autres métaux ? Donc avoir une demande pour un matériel n'est pas anodin.

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