Des scientifiques du MIT révèlent enfin la structure cachée d’un matériau high-tech mystérieux
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et d’institutions collaboratrices ont réussi, pour la première fois, à cartographier la structure atomique tridimensionnelle d’un relaxor ferroélectrique. Cette avancée, qui sera publiée dans la revue Science, pose les bases d’une amélioration des modèles utilisés pour concevoir des systèmes informatiques, des dispositifs énergétiques et des capteurs avancés.
Les relaxors ferroélectriques jouent un rôle crucial depuis des décennies dans des technologies telles que l’imagerie par ultrasons, les microphones et le sonar. Leur performance atypique est liée à l’agencement des atomes, un aspect qui a longtemps été difficile à mesurer directement, obligeant les scientifiques à se fier à des modèles incomplets.
James LeBeau, professeur à MIT et auteur principal de l’étude, a déclaré : « Maintenant que nous comprenons mieux ce qui se passe, nous pouvons mieux prédire et concevoir les propriétés que nous souhaitons que les matériaux atteignent. » Les chercheurs ont utilisé une méthode d’imagerie de pointe pour examiner la distribution des charges électriques à l’intérieur du matériau, révélant des résultats qui remettent en question les hypothèses antérieures.
Dans le cadre de cette recherche, l’équipe a appliqué une technique avancée appelée ptychographie électronique multi-coupes (MEP). Cette méthode consiste à scanner un faisceau d’électrons à haute énergie à travers le matériau et à enregistrer les motifs de diffraction qui en résultent. Cela a permis de découvrir une hiérarchie de structures chimiques et polaires, allant des atomes individuels à des caractéristiques mésoscopiques plus larges.
Les résultats montrent que les régions de polarisation sont significativement plus petites que ce que les simulations antérieures avaient prédit. En intégrant ces observations dans leurs modèles, les chercheurs ont amélioré la correspondance entre les simulations et le comportement réel des matériaux.
Cette étude souligne le potentiel croissant de la ptychographie électronique pour explorer des matériaux complexes et désordonnés, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles pistes de recherche. Les scientifiques estiment que cette méthode pourrait aider à concevoir des matériaux aux propriétés électroniques sur mesure, améliorant des technologies telles que le stockage de mémoire, les systèmes de détection et les dispositifs énergétiques.
La recherche a été soutenue en partie par le laboratoire de recherche de l’armée américaine, le bureau de recherche de la marine américaine, le département de la guerre des États-Unis, ainsi qu’une bourse nationale de doctorat en sciences.
Source : MIT.
