Le bruit craquant de 100 atomes enregistré pour la première fois

Comprendre le phénomène du « bruit craquant » à l’échelle microscopique pourrait avoir des implications pour de nouvelles recherches en science des matériaux et en médecine.

Des scientifiques de l’UNSW Sydney et de l’Université de Cambridge ont utilisé des méthodes novatrices pour écouter les sons des atomes en mouvement sous pression.

Le bruit craquant : un phénomène aux multiples applications

Le bruit craquant est un phénomène observable au quotidien, du froissement du papier et des emballages de bonbons au crépitement de vos céréales, ainsi que dans des occurrences naturelles telles que les tremblements de terre.

Dans une étude récemment publiée dans Nature Communications, le professeur Jan Seidel et son laboratoire, de l’École des sciences et de l’ingénierie des matériaux, ont réussi à enregistrer le bruit craquant de quelques centaines d’atomes seulement, lors d’expériences qui ont duré plus de huit heures.

L’étude du bruit craquant a non seulement de vastes implications dans les domaines de la recherche fondamentale, mais aussi une série d’applications pratiques. «Ce que nous pourrions apprendre en étudiant le bruit craquant à l’échelle microscopique pourrait potentiellement être appliqué à l’étude du bruit craquant dans différents domaines, de l’exploitation minière à la médecine, en passant par les neurosciences et la science des matériaux», déclare le professeur Seidel.

Écouter les avalanches atomiques

La méthode novatrice pour mesurer le bruit craquant à l’échelle nanométrique implique une minuscule aiguille en diamant et une enceinte acoustique. «Nous voulions enregistrer le bruit craquant des matériaux sélectionnés, et non le craquement d’autres éléments externes. Cela nécessitait un environnement calme, isolé des vibrations du bâtiment, et un matériau extrêmement dur pour l’aiguille qui ne serait pas affecté par l’application d’une force», explique le professeur Seidel.

En fin de compte, la meilleure façon d’enregistrer le bruit craquant au niveau atomique était de laisser l’expérience se dérouler pendant la nuit et de permettre à la pointe de l’aiguille de s’enfoncer lentement dans le matériau pendant huit heures. L’équipe a ainsi pu enregistrer le bruit craquant sur des zones d’environ 30 nanomètres de profondeur, soit l’équivalent du déplacement d’environ 100 atomes.

Applications concrètes

Cette recherche soulève de nouvelles questions d’un point de vue de la recherche fondamentale, explique le professeur Seidel : «Nous pouvons maintenant examiner différents types de caractéristiques nanométriques dans les matériaux et étudier comment ils se fissurent ou se déforment, ce qui pourrait permettre le développement de nouvelles technologies.»

En plus des questions fondamentales, cette dernière étude a des applications concrètes. Cette nouvelle technique a le potentiel de faire progresser divers domaines, tels que la recherche médicale, l’étude de la dégradation des matériaux et la corrosion.

«Maintenant que nous savons que le bruit craquant peut être mesuré à des échelles de longueur très petites, les nouvelles applications potentielles sont importantes», conclut le professeur Seidel.

En synthèse

La compréhension du phénomène du bruit craquant à l’échelle microscopique ouvre la voie à de nouvelles recherches dans divers domaines, tels que la science des matériaux, la médecine et les neurosciences. Grâce à des méthodes innovantes, les scientifiques ont réussi à enregistrer le bruit craquant de quelques centaines d’atomes seulement, offrant ainsi un aperçu inédit de ce phénomène et de ses applications potentielles.

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce que le bruit craquant ?

Le bruit craquant est un phénomène observable au quotidien, comme le froissement du papier ou le crépitement des céréales. Il est causé par le mouvement des atomes dans les matériaux sous l’effet d’une force externe.

2. Comment les scientifiques ont-ils étudié le bruit craquant à l’échelle microscopique ?

Les chercheurs ont utilisé une méthode innovante impliquant une aiguille en diamant et une enceinte acoustique pour enregistrer le bruit craquant de quelques centaines d’atomes seulement.

3. Quelles sont les applications potentielles de cette recherche ?

Les connaissances acquises sur le bruit craquant à l’échelle microscopique pourraient être appliquées dans divers domaines, tels que l’exploitation minière, la médecine, les neurosciences et la science des matériaux.

4. Comment cette technique pourrait-elle être utilisée dans la recherche médicale ?

Avec certaines modifications, cette technique pourrait être utilisée pour étudier des échantillons biologiques in vivo, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités pour la recherche médicale.

5. Quelles sont les implications pour la science des matériaux ?

En étudiant le bruit craquant à l’échelle nanométrique, les chercheurs peuvent examiner comment les matériaux se fissurent ou se déforment, ce qui pourrait permettre le développement de nouvelles technologies et améliorer la compréhension de la dégradation des matériaux et de la corrosion.

* Le professeur Seidel et son équipe du Centre d’excellence ARC pour les technologies électroniques futures à faible consommation d’énergie (FLEET) ont relevé le défi de développer une nouvelle méthode pour observer le bruit de craquement à l’échelle la plus petite.

Le professeur Jan Seidel et son laboratoire de recherche ont utilisé des techniques spécialisées pour écouter les atomes en mouvement. Photo : Centre FLEET de l’UNSW.