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Pourquoi les verres preparés par déposition de vapeur sont-ils stables ?
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Pourquoi les verres preparés par déposition de vapeur sont-ils stables ?
Des simulations expliquent pourquoi les verres produits par dépôt en phase vapeur peuvent être aussi stables que les verres ordinaires qui ont vieilli pendant des milliers d’années.
Les verres ordinaires, qui sont fabriqués en refroidissant rapidement un liquide, peuvent mettre des milliers d’années pour se stabiliser dans une structure stable. Mais les verres produits par dépôt de molecules en phase vapeur sur une surface peuvent être immédiatement stables - une propriété utile pour les dispositifs de haute technologie tels que les télescopes ou les fibres optiques. Cependant, les chercheurs ne comprennent toujours pas l’origine microscopique de cette stabilité. De nouvelles simulations relient cette ultrastabilité à la diffusion de surface très efficace des molécules au cours du processus de dépôt. Ces résultats pourraient aider les chercheurs à optimiser le processus de dépôt en phase vapeur.
Simuler le processus par lequel un verre se forme et se stabilise est difficile car la dynamique des particules dans le verre doit être décrite sur une large gamme d’échelles spatiotemporelles. Pour ce faire, L. Berthier et ses collègues appliquent une nouvelle approche numérique qu’ils ont tout récemment mise au point. Tout d’abord, ils utilisent un algorithme pour "créer" un film vitreux analogue à celui produit par dépôt en phase vapeur. Ils déterminent ensuite si ce film est dans un état d’équilibre stable en utilisant un algorithme de Monte Carlo qui utilise l’échange des positions des différentes particules dans le verre. Ces échanges permettent une exploration extrêmement rapide des configurations d’équilibre accessibles au système, et relaxent le matériau vers des états d’équilibre qui seraient autrement très difficilement accessibles.
Les simulations montrent que les particules diffusant à la surface du film sont beaucoup plus mobiles que celles diffusant dans la masse du verre.
Cette mobilité de surface élevée permet aux particules de trouver les configurations d’équilibre les plus stables - un processus qui, dans les verres ordinaires, ne peut se faire que par la diffusion beaucoup plus lente des particules dans le volume. De plus, les simulations fournissent des prédictions pour les paramètres optimaux pour la production de verres ultrastables, tels que la température et le taux de déposition.
Contact chercheur :
Ludovic Berthier - tel : 04 67 14 35 38
Origin of Ultrastability in Vapor-Deposited Glasses
Ludovic Berthier, Patrick Charbonneau, Elijah Flenner, and Francesco Zamponi
Phys. Rev. Lett. 119, 188002 (2017)
