QUASI-CRISTAUX NATURELS

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Les quasi-cristaux sont des arrangements très particuliers d'atomes dont la structure est fortement ordonnée à grande distance. Ils présentent souvent une symétrie pentagonale incompatible avec la périodicité spatiale caractéristique des cristaux. Depuis leur découverte en 1984, dans un alliage métallique d'aluminium et de manganèse réalisé par trempe rapide dans un laboratoire, on se demandait si la nature fabriquait de façon spontanée ces solides. Pour répondre à cette question, le physicien américain Paul Steinhardt mit au point un algorithme permettant d'automatiser la recherche à partir de catalogues de données rassemblant les figures de diffraction des rayons X sur les échantillons rassemblés dans les collections minéralogiques. Il lança un appel pour recevoir des poudres de minéraux riches en métaux. Luca Bindi, responsable du musée de minéralogie de l'université de Florence, prit cet appel au sérieux et prépara de nombreux échantillons. Après de nombreux échecs, le succès fut au rendez-vous avec un minerai rare, appelé khatyrkite provenant des montagnes Koryak au nord-est de la péninsule du Kamchatka (Russie). Ce quasi-cristal naturel est un alliage d'aluminium, de cuivre et de fer (de composition Al63Cu24Fe13), et se présente sous la forme de grains de taille millimétrique inclus dans la khatyrkite. Sa structure icosaédrique présente six axes de symétrie d'ordre 5. Annoncée dans la revue Science de juin 2009, cette découverte prouve que des quasi-cristaux peuvent rester stables pendant des temps géologiques. L'étude des différents composés présents dans l'échantillon a révélé la présence de nombreux assemblages de phases, dont certaines n'avaient jamais été observées. La question du processus de formation naturelle du quasi-cristal reste ouverte.

—  Bernard PIRE

Écrit par :

  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Bernard PIRE, « QUASI-CRISTAUX NATURELS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 08 novembre 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/quasi-cristaux-naturels/