L’eau gèle quand il fait froid – ce nouveau matériau gèle quand il fait chaud !

Une nouvelle étude montre qu’il est possible de geler les positions des atomes qui constituent un matériau…, en le chauffant.

Ce concept ouvre la voie au développement de dispositifs innovants, tels que des capteurs piézoélectriques capables de fonctionner à température ambiante, sans avoir besoin de recourir à de très basses températures.

Lorsque l’eau liquide passe en dessous de 0 °C, les molécules d’eau gèlent leurs positions les unes par rapport aux autres, pour former de la glace. Dans l’immense majorité des matériaux, les atomes et les molécules gèlent quand la température baisse.

Mais, contrairement à l’intuition, nous avons découvert un matériau présentant un changement d’état magnétique, pour lequel des mesures de cristallographie par rayons X ont démontré que les positions des atomes gèlent… en chauffant !

Ceci nous a d’abord surpris, mais nous avons trouvé une explication, que nous détaillons dans notre récente publication.

Certains dispositifs électroniques ne fonctionnent qu’à basse température

Les positions des atomes se gèlent habituellement quand on abaisse sa température – c’est le cas, par exemple, quand l’eau gèle au congélateur ou encore quand du sucre fondu cristallise en refroidissant.

Ce phénomène existe aussi à l’état solide dans de nombreux matériaux. Même dans un solide, les atomes vibrent entre des positions équivalentes par symétrie (par exemple entre gauche et droite) – ils ne se figent dans une de ces positions que quand la température diminue.

Pour certains matériaux, comme le sucre ou les piézoélectriques utilisés sur les sonars ou capteurs pour l’échographie, les atomes sont gelés à température ambiante. Mais pour de nombreux matériaux moléculaires, ceci ne se produit qu’à -20 °C, -100 °C ou -200 °C, par exemple.