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L’existence d’un ordre dans les verres enfin démontrée


Les verres sont-ils de vrais solides ou des liquides hyper-visqueux ? Des chercheurs de l’Iramis viennent de trancher cette très ancienne controverse. Pour la première fois, ils ont mis en évidence expérimentalement une forme subtile d’ordre alors que la structure du matériau reste spatialement désordonnée (amorphe).​​

Publié le 15 juin 2016

​​​En dessous d'une certaine température, un liquide peut se solidifier en se transformant en cristal ou bien devenir de plus en plus visqueux jusqu'à former un verre. Or les verres sont aussi rigides que les cristaux et pourtant, leur organisation spatiale ne semble présenter aucune sorte d'ordre. Existe-t-il un « ordre caché » dans les verres ? Ce débat est très difficile à trancher expérimentalement. En effet, selon les théoriciens, il faut un temps de l'ordre de l'âge de l'Univers pour que cet ordre s'établisse sur un domaine de la taille de dix diamètres moléculaires.

Des physiciens ont eu l'idée de contourner cette difficulté en exploitant une propriété générale des phénomènes « critiques » liés aux transitions de phase, comme la transformation liquide – solide. L'émergence d'un ordre lors d'une transition de phase s'accompagne toujours de la divergence de la réponse du matériau à une sollicitation extérieure comme un champ électrique. En mesurant la réponse non linéaire (aux ordres 3 et 5) d'un matériau vitreux en fonction de la température et de la fréquence du champ électrique appliqué, les physiciens ont pu mettre en évidence la transition recherchée. L'ordre découvert a été qualifié paradoxalement de « structurellement amorphe ».

Ces résultats invalident certaines approches décrivant les verres comme de simples liquides ultra-visqueux. Plusieurs théories restent cependant en lice pour expliquer l'origine profonde de la transition vitreuse. Les chercheurs vont s'employer désormais à les tester, grâce à de nouvelles expériences d'un tout nouveau type.

Ces travaux ont été conduits en collaboration avec l'IPhT, l'École normale supérieure (Paris), la société CFM et l'Université d'Augsbourg (Allemagne).

Ces travaux ont fait l'objet d'un communiqué de presse

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