Une première mondiale : visible même à l’œil nu ! « Cela pourrait ouvrir la voie à de toutes nouvelles possibilités technologiques. »

Selon un article paru dans Science Alert, un cristal, une première mondiale, a été produit, dont les lignes ondulent en néons directement visibles à l'œil nu. La structure de ce matériau pourrait ouvrir des perspectives technologiques inédites, notamment en matière de méthodes anti-contrefaçon, de générateurs de nombres aléatoires, de codes-barres bidimensionnels et de dispositifs optiques.

« On peut les observer directement au microscope et même à l'œil nu dans des conditions particulières », explique Hanqing Zhao, physicien à l'Université du Colorado à Boulder.

QU'EST-CE QUE CE CRISTAL TEMPOREL ?

Les cristaux temporels sont un phénomène relativement nouveau. Ils ont été prédits par le physicien théoricien américain Frank Wilczek en 2012, mais ont été initialement rejetés par certains physiciens, arguant qu'ils pourraient violer les règles fondamentales de la thermodynamique.

Puis, en 2016, une équipe de physiciens américains a annoncé avoir effectivement observé des cristaux temporels lors d’une expérience.

Les matériaux cristallins comme le diamant, le quartz ou le sel sont composés de réseaux tridimensionnels d'atomes qui se répètent dans l'espace. Ces réseaux agissent comme un squelette géométrique, avec des atomes à leurs jonctions ; on peut en prendre n'importe quelle partie et la superposer à une autre.

Un cristal temporel, en revanche, représente un motif dans lequel les particules se répètent non seulement dans l'espace, mais aussi dans le temps. Les particules produisent des oscillations répétitives indépendantes des rythmes environnants, brisant ainsi la symétrie du temps.

Cette propriété inhabituelle est considérée comme extrêmement intéressante pour étudier le comportement quantique et développer des applications technologiques. Les scientifiques tentent donc de comprendre comment ces cristaux « fonctionnent ».

COMMENT LE CRISTAL DU TEMPS VISIBLE A-T-IL ÉTÉ PRODUIT ?

Zhao et son collègue Ivan Smalyukh ont créé le cristal horaire à partir de cristaux liquides, le matériau clé des écrans LCD des montres et des téléviseurs. Les cristaux liquides sont composés de molécules en forme de bâtonnets qui présentent à la fois des propriétés liquides et cristallines.

Les chercheurs ont placé le cristal liquide entre des plaques de verre recouvertes d'un colorant photosensible. Lorsqu'ils ont éclairé l'échantillon avec des types de lumière spécifiques, les molécules de colorant se sont polarisées et ont changé d'orientation, créant une pression sur le cristal liquide.

Cette pression a créé des plis dans le cristal liquide, qui ont ensuite déclenché une série complexe d’interactions, créant un modèle de mouvement répétitif qui a persisté pendant des heures, même lorsque les conditions de lumière et de température changeaient.

Ces motifs ont été observés dans l’échantillon sous forme de lignes colorées ondulées.

Les résultats de l'étude répondent aux critères rigoureux pour qu'un matériau soit classé comme cristal temporel. Cependant, les chercheurs anticipent que les cristaux temporels pourraient présenter des propriétés différentes selon les systèmes, et de nouveaux critères pourraient être élaborés.

« Cela pourrait marquer le début d'un horizon passionnant »

À en juger par ce que les scientifiques ont écrit dans l’étude, son potentiel d’application est déjà assez intéressant :

« Les applications technologiques potentielles dans les dispositifs optiques, les générateurs de cristaux photoniques spatio-temporels, les télécommunications et les conceptions anti-contrefaçon pourraient marquer le début d'un horizon passionnant pour les cristaux spatio-temporels. »

La recherche a été publiée dans la revue Nature Materials.