Un nouvel indice pour résoudre l'énigme du verre
Un verre résulte du refroidissement rapide d'un liquide fondu, donnant un matériau apparemment solide mais dont les molécules ne sont pas bloquées dans un réseau cristallin. Un verre est donc un solide amorphe, un état quelque peu intermédiaire entre le solide et le liquide. C'est le cas du verre à vitre habituel. L'équipe du projet EL-GLASS («The energy landscapes of metastable states of supercooled liquids») a cherché à élucider les processus survenant durant la vitrification, à l'aide de techniques informatiques sophistiquées. Elle a conduit des simulations de type Monte Carlo pour échantillonner l'espace des phases, afin de représenter tous les états possibles du verre. Les chercheurs ont comparé divers algorithmes pour mieux déterminer les paramètres. Avec ces outils, l'équipe d'EL-GLASS a retouché un ancien modèle, améliorant sa façon de simuler le comportement du verre. Dans le modèle de transition de phase aléatoire du premier ordre, le liquide précurseur du verre se compose d'amas vitreux, sans cesse détruits et créés. À environ deux tiers de la température de solidification, la taille des amas vitreux dépasse une certaine échelle de longueur. Et lorsque ces amas deviennent assez gros, ils se comportent par bien des aspects comme un solide. Grâce à une étude approfondie des cavités liquides entourant les particules solidifiées, les chercheurs ont pu calculer cette échelle de longueur. D'après les lois de la thermodynamique, qui régissent le comportement des particules à l'état solide ou liquide, c'est un élément clé du modèle, qui le distingue des théories concurrentes. Sans surprise, on constate que les cristaux liquides vitreux représentent une nouvelle catégorie de matériaux photoélectroniques. Ils se caractérisent par une meilleure qualité optique, sur une large zone et sans limite de grains. Le projet EL-GLASS a notablement contribué aux efforts accomplis ces dernières années pour concevoir des matériaux vitreux plus stables.
Mots‑clés
Verre, solide, liquide, vitrification, simulations de Monte Carlo, espace des phases, algorithme, thermodynamique, cristaux liquides vitreux, photoélectronique
