Le verre est un matériau amorphe dont certaines propriétés restent mystérieuses. © unsplash, Pixabay, CC0 Public Domain

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Découverte d’une incroyable propriété du verre en surface

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Par Nathalie Mayer, Futura

Le verre est un matériau surprenant. Même les chercheurs n'en maîtrisent pas encore toutes les caractéristiques. Des scientifiques américains apportent la preuve qu'il peut se passer des choses incroyables à la surface d'un verre, sans que le cœur du matériau n'en soit affecté.

En refroidissant un liquide, il arrive, comme dans le cas du verre, que les molécules qui le constituent conservent un arrangement désordonné, mais que leur mouvement ralentisse à tel point que le liquide se comporte comme un solide. Un mécanisme surprenant étudié par des chercheurs de l'université de Pennsylvanie. Ils s'intéressent tout particulièrement aux phénomènes de surfaces et à la façon dont ceux-ci peuvent (ou non) affecter les propriétés du verre.

Pour mieux comprendre, imaginez du miel. Réfrigéré, celui-ci se comporte comme un solide. À l'exception d'une couche de surface de quelque 5 à 10 nanomètres d'épaisseur dans laquelle les molécules restent libres de leurs mouvements. Déposez un virus sur cette surface et les molécules de miel forment — en quelque centaines de secondes seulement alors que les molécules du cœur du miel mettraient des millions d'années à se déplacer ainsi — un ménisque pour l'englober.

La croissance d’un ménisque à la surface du verre. © université de Pennsylvanie

Des mouvements de surface décorrélés des mouvements de cœur

Partant de cette constatation, les chercheurs américains ont voulu déterminer comment le mouvement des molécules sur la surface libre du verre est couplé avec le mouvement de celles de cœur. Ils ont donc d'abord ralenti le mouvement de ces dernières en formant du verre extrêmement stable. Puis, ils l'ont accéléré en fabriquant des films ultrafins. Résultat incroyable : les molécules de surface ne sont pas couplées avec les molécules de cœur.

Reste à vérifier ce qu'il se passe pour les molécules situées directement sous la surface, en deuxième et troisième ligne. Et à comprendre comment se fait la transition entre des mouvements de cœur extrêmement lents et des mouvements de surface bien plus rapides. Car ces informations pourraient permettre de mieux maîtriser le processus de densification du verre, un processus d'une importance technologique capitale.

Le MIT imprime du verre en 3D  Le verre est sans conteste l’un des matériaux les plus anciens. Il est aussi l'un des plus utilisés. Il peut être soufflé, moulé, formé et, à présent, imprimé en 3D, comme on peut le découvrir durant cette vidéo du MIT (Massachusetts Institute of Technology).