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Des scientifiques capturent le mouvement des atomes en 4D

Image 1 : Des scientifiques capturent le mouvement des atomes en 4D

La congélation, la fusion ou l’évaporation, c’est-à-dire le passage d’une matière à un autre état, commence par un processus appelé nucléation. Une équipe de l’UCLA (University of California Los Angeles, États-Unis) a photographié cette étape importante en 4D. Les scientifiques ont publié les résultats de leurs études dans la revue Nature.  Ils sont différents des prédictions relatives à ce phénomène.

Atomes en 4D : une première mondiale

Le professeur Miao souligne le côté révolutionnaire de leurs expériences : « Non seulement nous identifions les atomes individuels avec une grande précision, mais nous suivons également leurs mouvements en 4D. »  Les membres de l’équipe proviennent de plusieurs universités. Ils ont utilisé une  méthode appelée tomographie électronique atomique. Elle photographie un échantillon en utilisant des électrons.

Les chercheurs ont analysé un alliage fer-platine formé par des nanoparticules. Elles sont tellement petites qu’environ 10.000 pièces sont nécessaires pour atteindre la largeur d’un cheveu. Ils ont chauffé la matière à 520°. Ensuite, ils ont pris des photos à 9 – 16 et 26 minutes. L’alliage effectue alors une transition entre deux phases solides différentes.

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Les résultats contredisent la théorie classique de la nucléation

Entre les deux phases, l’alliage reste identique à l’œil nu. Un examen minutieux montre un changement au niveau de la disposition des atomes. La structure passe d’un état chimique mélangé à un état plus ordonné. Après chauffage, les couches de fer et de platine sont séparées.

Les théories relatives à la nucléation soutiennent que les  noyaux sont parfaitement ronds et possèdent une démarcation nette à l’intérieur. Pourtant, les images ont montré des formes irrégulières et les frontières entre les couches ne sont pas aussi claires. Par ailleurs, certaines particules ont complètement disparu au cours du processus.

Cette étude ouvre de nouvelles opportunités

Les découvertes sur la nucléation peuvent influencer la recherche dans un large éventail de domaines, notamment la physique, la chimie, la science des matériaux, la science environnementale et les neurosciences. En photographiant le mouvement des atomes, les scientifiques pourront mieux comprendre les phénomènes matériels, chimiques et biologiques.

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