Synthèse de quasicristaux en 3D

Découverts par hasard en 1984 par Shechtman, Blech, Gratias et Cahn, les quasicristaux sont des solides de structure atomique ordonnée quasi-périodique. Différents des cristaux, constitués pour leur part d'un même motif répété, les quasicristaux possèdent cependant certaines propriétés de leurs cousins, dont la symétrie de rotation. Il a été montré que les quasicristaux métalliques ont une meilleure capacité de rétention de l'hydrogène que les cristaux métalliques.

Les quasicristaux sont également capables de diffracter la lumière à différentes longueurs d'ondes dans de multiples directions. Toutefois, de la même façon que les électrons d'un semiconducteursemiconducteur ne peuvent prendre n'importe quel niveau d'énergieénergie, la propagation des photonsphotons peut parfois être inhibée dans les quasicristaux (pour des structures particulières et à des longueurs d'ondes précises), créant ce qu'on appelle des bandes interdites photoniques.

Ceci donne la possibilité de jouer sur la transmission de la lumière comme les semiconducteurs le font pour les flux électroniques. Pour élaborer leurs quasicristaux à BIPs, en 2D et pour la première fois en 3D, Yael Roichman and David Grier ont utilisé une technique, récemment développée par la même équipe, appelée "holographic optical trapping". Cette approche permet de créer un réseau de pièges optiques en 3D par projection d'hologrammeshologrammes générés par ordinateurordinateur à travers une lentillelentille de microscopemicroscope.

Grâce à elle, il est possible de manipuler des structures de quelques nanomètresnanomètres de large à plusieurs centaines de micromètresmicromètres. C'est ce qu'ont fait les chercheurs avec de minuscules billes de silicesilice qu'ils ont pu organiser en structures quasicristallines. Ce mode de synthèse permettra sans doute de faire avancer l'étude des quasicristaux et, au-delà, des matériaux à BIPs, aujourd'hui étudiés de près dans le domaine du confinement de la lumière et des sources optiques notamment.