Dans sa forme la plus pure, l’or nécessite généralement des températures de 1 948 degrés Fahrenheit (1 064 degrés Celsius) pour se liquéfier. Une équipe de chercheurs de l’Université de technologie Chalmers en Suède est peut-être tombée sur un moyen de faire fondre le métal précieux à température ambiante.
Pour ceux qui ne sont pas clairs sur la physique derrière le phénomène de fusion, voici un bref tutoriel. Les solides, comme vous le savez peut-être, peuvent maintenir leur taille et leur forme dans des conditions constantes car leurs atomes, ou molécules, n’ont pas assez d’énergie pour se séparer. Lorsqu’une source d’énergie externe est introduite, les molécules sont excitées et la structure serrée se décompose, ce qui leur permet de commencer à se déplacer librement. Il en résulte un changement d’état du solide au liquide, ou ce que nous appelons la fusion. Les chercheurs utilisent principalement la chaleur, ou dans certains cas la pression, pour déclencher le changement. Cependant, l’équipe suédoise a réussi à accomplir l’exploit en utilisant une source d’énergie différente – un champ électrique.
Pour leur étude, le Dr Ludvig de Knoop et son équipe ont placé un échantillon d’or au microscope électronique (EM). Contrairement aux microscopes optiques qui dépendent de la lumière visible, les EM utilisent un faisceau d’électrons accélérés comme source d’éclairage, ce qui les rend suffisamment puissants pour voir les atomes individuels. Pour étudier si le champ électrique avait un impact sur les molécules du métal, les chercheurs ont progressivement augmenté son intensité tout en utilisant le grossissement le plus élevé.
« Nous voulions voir ce qui arrive à l’or lorsqu’il est sous l’influence d’un champ électrique extrêmement élevé », a déclaré de Knoop à Newsweek. « Un effet connu lors de l’application de champs électriques aussi élevés sur les métaux est qu’ils s’évaporent, c’est-à-dire qu’ils s’évaporent du métal solide. »
En examinant les atomes dans des enregistrements prélevés sur l’EM, de Knoop a remarqué quelque chose de très inattendu: les couches superficielles de l’échantillon d’or avaient fondu, même si l’expérience avait été menée à température ambiante. Le changement a été facilement inversé en éteignant simplement le champ électrique.
» Ce n’est que plus tard, lorsque nous avons analysé les données et les films enregistrés, que nous avons compris que nous avions assisté à quelque chose de nouveau et de spectaculaire « , a déclaré de Knoop. « La grande surprise de nos travaux a été que les quelques couches d’or de surface atomiques les plus externes ont fondu avant de s’évaporer. »
Les chercheurs, qui ont publié leurs résultats dans la revue Physics Review Materials le 22 août 2018, pensent que le champ électrique a provoqué l’excitation des atomes d’or et la perte de leur structure, brisant le lien fort qui les unit. Cependant, de Knoop a déclaré: « Il est important de noter que ce ne sont que les 2-3 couches atomiques les plus éloignées qui subissent le champ électrique, plus loin dans le cône d’or, le champ électrique est nul et les atomes sont ordonnés et structurés de leur manière habituelle. C’est une différence importante par rapport à la fusion de l’or en augmentant la température. »
Bien que la technique doive être étudiée plus avant, l’équipe pense qu’elle pourrait aider à révolutionner le domaine des sciences des matériaux et avoir de nombreuses applications dans le développement de nanodispositifs tels que des capteurs, des catalyseurs et des transistors. « Il pourrait également y avoir des opportunités de nouveaux concepts pour les composants sans contact », a déclaré le professeur Eval Olsson, co-auteur de l’étude.