Lorsqu’il est soumis à une excitation laser intense, l’or devient plus résistant et plus résistant, selon de nouvelles recherches.
Dans un article publié dans la revue Avancées scientifiquesdes chercheurs du Laboratoire national des accélérateurs du SLAC des États-Unis explorent les mécanismes qui permettent à l’or de devenir plus dur au lieu de s’effondrer comme d’autres matériaux lorsqu’il est zappé par des impulsions laser à haute énergie.
« Nos résultats remettent en question les connaissances antérieures en montrant que, dans certaines conditions, des métaux comme l’or peuvent devenir plus résistants plutôt que de fondre lorsqu’ils sont soumis à d’intenses impulsions laser », Adrien Descamps, chercheur à l’Université Queen’s de Belfast qui a dirigé la recherche alors qu’il était étudiant diplômé. à Stanford et au SLAC, a déclaré dans un communiqué aux médias. « Cela contraste avec les semi-conducteurs, qui deviennent instables et fondent. »
Descamps a expliqué que pendant des décennies, les simulations ont fait allusion à la possibilité de ce phénomène, connu sous le nom de durcissement des phonons. Aujourd’hui, grâce à la source de lumière cohérente Linac (LCLS) du SLAC, les chercheurs ont enfin mis en lumière ce durcissement des phonons.
Dans leur expérience, l’équipe a ciblé de minces films d’or avec des impulsions laser optiques dans la cage expérimentale Matter in Extreme Conditions, puis a utilisé des impulsions de rayons X ultra-rapides du LCLS pour prendre des instantanés au niveau atomique de la réaction du matériau. Cet aperçu haute résolution du monde atomique de l’or a permis aux chercheurs d’observer des changements subtils et de capturer le moment où ses énergies de phonons ont augmenté, fournissant ainsi une preuve concrète du durcissement des phonons.
« Nous avons utilisé la diffraction des rayons X au LCLS pour mesurer la réponse structurelle de l’or à l’excitation laser », a déclaré Emma McBride, co-auteur de l’article. « Cela a révélé des informations sur les arrangements atomiques et la stabilité dans des conditions extrêmes. »
Les chercheurs ont découvert que lorsque l’or absorbe des impulsions laser optiques de très haute énergie, les forces qui maintiennent ses atomes ensemble deviennent plus fortes. Ce changement fait vibrer les atomes plus rapidement, ce qui peut modifier la façon dont l’or réagit à la chaleur et même affecter la température à laquelle il fond.
« Ce travail résout une question de longue date sur l’excitation ultrarapide des métaux et montre que les lasers intenses peuvent complètement alterner la réponse du réseau », a déclaré Siegfried Glenzer, directeur de la division haute densité énergétique du SLAC.
Les scientifiques pensent que des phénomènes similaires pourraient exister dans d’autres métaux tels que l’aluminium, le cuivre et le platine. Une exploration plus approfondie pourrait conduire à une meilleure compréhension du comportement des métaux dans des conditions extrêmes, ce qui faciliterait le développement de matériaux plus résilients.
« Pour l’avenir, nous sommes enthousiasmés par la possibilité d’appliquer ces résultats à des applications plus pratiques, telles que l’usinage laser et la fabrication de matériaux, où la compréhension de ces processus au niveau atomique pourrait conduire à des techniques et des matériaux améliorés », a déclaré Descamps. « Nous prévoyons également davantage d’expériences et espérons explorer ces phénomènes sur une plus large gamme de matériaux. »
