Les quasi-cristaux sont des solides qui n’existent quasiment pas à l’état naturel. Et pourtant, un quasi-cristal a été retrouvé dans une dune de sable au Nebraska (États-Unis).
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En physique-chimie, il faut différencier les cristaux et les quasi-cristaux. Si les premiers se trouvent en quantité à l'état naturel, les seconds n'ont été découverts que dans les années 1980 et sont très majoritairement issus d'expériences de synthèse en laboratoire. Une découverte qui a d'ailleurs valu le prix Nobel de chimie à Dan Shechtman. Elle a notamment nécessité une révision de la définition du cristal, afin que celle-ci englobe celle du quasi-cristal. Les deux types de solide se différencient en effet par leur structure atomique : celle des cristaux est périodique alors que celle des quasi-cristaux ne l'est pas. En d'autres termes, si dans les cristaux la position des atomes se répète à l'identique suivant un schéma de base que l'on appelle la maille élémentaire, dans les quasi-cristaux ce n'est pas le cas.
Des quasi-cristaux quasi exclusivement d’origine synthétique
À l'inverse des cristaux qui se forment naturellement dans un grand nombre de conditions physiques, les quasi-cristaux ne se forment que sous certaines conditions très restreintes, que l'on obtient principalement qu'en laboratoire ou lors d'essais nucléaires par exemple. Les seuls quasi-cristaux d'origine naturelle n’ont été retrouvés que dans des météorites. Pourtant, des scientifiques ont découvert pour la première fois un quasi-cristal au sein d'une dune de sablesable, dans le Nebraska (États-Unis). Un quasi-cristal d'ailleurs bien spécial : il possède en effet une symétrie dite dodécagonale (12 axes de symétrie), ce qui est extrêmement rare dans les quasi-cristaux.
Une formation liée à la chute d’une ligne électrique
La question de la formation de cette étrange structure quasi cristalline s'est donc rapidement posée. Le fait que le quasi-cristal ait été trouvé au centre d'une fulguritefulgurite a apporté un premier indice. Les fulgurites sont des tubes cylindriques de pierre fondue produits lors d'impacts de foudrefoudre sur des roches siliceuses comme le sable. L'analyse du quasi-cristal a en effet montré qu'il est composé de verre de dioxyde de siliciumsilicium, indiquant une fusionfusion des grains de sable sous une température d'au moins 1 700 °C. Mais il ne s'agit pas d’un impact de foudre : l'analyse du lieu de la découverte a vite apporté la réponse : le quasi-cristal a été formé lors de la chute d'une ligne électrique sur la dune, produisant une importante décharge électrique. Dans leur étude publiée dans la revue PNAS, les scientifiques concluent que cette découverte pourrait permettre de mieux comprendre comment former des quasi-cristaux en laboratoire.
