Le prix Nobel de Chimie 2011 a été décerné à Dan Shechtman, chercheur israélien pour sa découverte des quasicristaux.

Les cristaux

L’une des caractéristiques les plus intéressantes des matériaux cristallins est leur symétrie. Par définition, un cristal est composé d’atomes, de molécules ou d’ions liés en un patron tridimensionnel très ordonné et périodique. Ce patron élémentaire est appelé maille.

À cause de la symétrie translationnelle nécessaire au cristal, cette structure peut être composée de 2, 3, 4 ou 6 noeuds, mais pas de 5, 7 ou plus. Il est possible de mesurer la composition d’une maille à l’aide d’un diagramme de diffraction. Une figure de diffraction discrète signifie une structure ordonnée, où le nombre de pics de diffraction est proportionnel au type de symétrie.

Les cristaux quasipériodiques

Contrairement aux cristaux conventionnels, les quasicristaux sont composés d’une structure ordonnée mais non périodique. Ils possèdent un spectre de diffraction discret, mais admettent des symétries de 5 ou plus. Ils n’ont donc pas de symétrie translationnelle. Leurs propriétés dépendent donc de leur orientation. Un quasicristal peut être un bon conducteur électrique selon une orientation, et être un isolant selon une autre. De plus, ils conduisent mal la chaleur, ce qui en fait de bons isolants thermiques.

Les implications

Depuis leur découverte par Dan Shechtman en 1982, les quasicristaux se sont taillé une place de choix en science des matériaux. On les retrouve dans de nombreux alliages métalliques ou de polymères modernes. Ils sont utilisés dans la fabrication d’aciers durables, comme les lames de rasoir ou les aiguilles fines servant aux chirurgies oculaires. Par leurs propriétés électriques particulières, on les retrouve également dans les diodes électroluminescentes. En 1992, l’Union Internationale de Cristallographie a même élargi la définition standard de «cristal» pour y inclure la découverte de Shechtman.