La souche tourne les cristaux non chiral à gauche ou à droite à la demande

Les chercheurs ont découvert une méthode révolutionnaire pour manipuler la chiralité dans les cristaux non chiraux en utilisant une contrainte mécanique, offrant une nouvelle approche pour l'ingénierie des matériaux avec la maniabilité souhaitée à la demande. Selon les résultats publiés dans Nature, des scientifiques de l'Institut Max Planck pour la structure et la dynamique de la matière (MPSD) et de l'Université d'Oxford ont démontré que l'application d'un stress mécanique contrôlé peut transformer des cristaux autrement symétriques en structures présentant une chiralité à gauche ou à droite.

Le concept de chiralité fait référence à l'incapacité d'un objet à être superposé sur son image miroir, semblable à la façon dont une main gauche ne peut pas s'aligner parfaitement avec une main droite.

Zhiyang Zeng, l'auteur principal de l'étude, a expliqué que contrairement à d'autres propriétés des matériaux telles que la polarisation ou la magnétisation, qui ont des méthodes bien établies pour la manipulation, la chiralité était restée insaisissable en termes de contrôle externe direct. En soumettant des cristaux non chiraux à une contrainte de traction ou de compression, les chercheurs ont observé l'émergence d'une activité optique, un indicateur incontournable de la chiralité. La direction de la force appliquée dictait si la structure résultante était à gauche ou à droite, fournissant un mécanisme réversible pour basculer entre ces états.

Michael Först, co-auteur de l'article, a souligné que la réversibilité du processus permet la génération répétée, l'élimination et la sélection de configurations chirales. Cette capacité pourrait conduire à des matériaux dynamiques dont les propriétés changent en réponse aux entrées mécaniques, ouvrant des possibilités pour les technologies adaptatives et les dispositifs réactifs. L'équipe de recherche a développé un modèle théorique complet pour identifier dans quelles conditions l'effet piézochiral se manifesterait dans divers systèmes cristallins. Sur la base de ce modèle, ils ont compilé une base de données en accès ouvert répertoriant les candidats potentiels pour une exploration plus approfondie.

Cette ressource permet aux chercheurs mondiaux d'étudier et de développer des matériaux piézochiraux adaptés à des applications spécifiques. " Il a souligné son potentiel d'influence sur un large éventail de matériaux, y compris des films minces et des solides en vrac, permettant la création de nouvelles propriétés chirales telles que la supraconductivité.

Par exemple, les matériaux piézochiraux pourraient être intégrés dans des capteurs, des actionneurs ou des dispositifs de collecte d'énergie qui répondent aux contraintes physiques en temps réel. L'étude souligne l'importance de la déformation mécanique comme outil de manipulation des propriétés des matériaux à l'échelle atomique. Alors que les efforts précédents visaient à modifier les caractéristiques électriques ou magnétiques par contrainte, ce travail élargit la portée pour inclure l'asymétrie structurelle.

La publication de cette recherche marque une avancée significative dans la compréhension et l'utilisation de la chiralité dans la science des matériaux.