quasicristaux

Un quasicristal est un solide qui présente un ordre à longue portée non périodique et un motif de diffraction discret, avec des pics nets tout en manquant d’une répétition translationale du réseau. Les quasicrystaux peuvent afficher des symétries rotationnelles interdites pour les cristaux classiques, telles que la symétrie 5-fold ou icosaédrique.

Découvert en 1982 par le chimiste Dan Shechtman dans un alliage d’aluminium et de manganèse (Al-Mn), le phénomène a suscité une controverse avant d’être largement accepté dans les années 1990. L’apport de Shechtman a été récompensé par le prix Nobel de chimie en 2011. Depuis, les quasicristaux ont été confirmés dans de nombreuses familles d’alliages métalliques et ont inspiré des développements théoriques et techniques.

Structure et description: l’ordre quasi périodique peut être modélisé par des approches en dimension supérieure (projection-cut-and-project) ou par des tilings quasi périodiques, comme le pavage de Penrose. Ces descriptions permettent d’obtenir des arrangements à long terme qui ne se répètent pas périodiquement tout en conservant une certaine régularité locale.

Diffraction et symétrie: les quasicristaux produisent des motifs de diffraction discrets et bien définis, mais leurs symétries peuvent inclure des rotations interdites dans les cristaux ordinaires (par exemple 5-fold ou icosaédrique), ce qui témoigne d’un ordre différent de celui des matériaux cristallins classiques.

Composition et synthèse: les quasicristaux métalliques apparaissent principalement dans des alliages à base d’aluminium et d’autres éléments (par exemple Al-Mn; Al-Cu-Fe; Al-Pd-Mn; Mg-Zn). Ils se forment par solidification rapide, dépôt par pulvérisation ou autres procédés de traitement des matériaux.

Propriétés et applications: ils présentent des propriétés mécaniques inhabituelles, notamment une dureté élevée et une fragilité relative, ainsi que des zones de faible frottement dans certains revêtements. Leur conductivité électrique et thermique est généralement métallique mais peut différer de celle des métaux cristallins. Les quasicristaux trouvent des applications dans les revêtements anti-usure et à faible friction, ainsi que dans la recherche fondamentale sur l’ordre et les symétries des solides.