Liens transverses ENS de Lyon

Actualité de l'ENS de Lyon

Des forces transverses organisent des rotors microscopiques en cristaux élastiques sillonnés de dislocations motiles

Orientation de l’ordre cristallin dans une polycristal autoassemblé de rotors microscopiques
Publication

Résumé

Publication du LPENSL dans la revue Nature le 16 décembre 2021.

Description

 

Orientation de l’ordre cristallin dans une polycristal autoassemblé de rotors microscopiques, taille d’un rotor: 1,6 micromètres.
Orientation de l’ordre cristallin dans un polycristal auto-assemblé de rotors microscopiques (taille d’un rotor: 1,6 micromètres) © Irvine’s Lab, U. Chicago

La  stabilité des matériaux est régie par la compétition entre les fluctuations et les forces qui assurent la cohésion de leurs constituants élémentaires. En particulier la prolifération et l'annihilation des défauts dans les cristaux sont gouvernés par cette compétition au cœur de tous les processus à l’équilibre thermodynamique. Cependant, le forçage de la matière loin de l’équilibre,  permet l'apparition d'une nouvelle classe de forces qui ne sont ni attractives ni répulsives, mais transverses. La possibilité d'activer des interactions transverses soulève alors une question fondamentale : comment affectent-elles les principes de base de l'auto-organisation, de la matière, et ses propriétés mécaniques. Nous montrons que les forces transverses organisent des rotors microscopiques en cristaux élastiques sillonnés de dislocations motiles. Nous montrons que  la mécanique de cristalites est  impaire. Elle couple des contraintes et des déformations impossibles à activer simultanément à l’équilibre. Nous avons établi le caractère générique de ces résultats en combinant expérience, simulations numériques et théorie : Les cristaux auto-assemblés à partir d’unités en rotation ont une réponse mécanique impaire, et à grandes échelles  leurs dislocation pétrissent ces nouveaux matériaux en des structures polycristalines chaotiques motorisées par la rotation de leurs constituants microscopiques élémentaires.

Référence : Motile dislocations knead odd crystals into whorls, Ephraim S. Bililign, Florencio Balboa Usabiaga, Yehuda A. Ganan, Alexis Poncet, Vishal Soni, Sofia Magkiriadou, Michael J. Shelley, Denis Bartolo, William T. M. Irvine, Nature, 16 décembre 2021.

Voir la publication sur aXiv

Disciplines
Mots clés