Des chercheurs du MIT ont découvert que les métaux conservent des motifs atomiques subtils même après des processus de fabrication standard, remettant en question des hypothèses de longue date. Ces motifs, propulsés par des dislocations microscopiques, pourraient permettre aux ingénieurs de personnaliser les propriétés des matériaux pour des applications exigeantes. Cette découverte, publiée dans Nature Communications, révèle un nouveau principe physique en métallurgie.
Pendant des années, les scientifiques ont cru que les motifs atomiques dans les alliages métalliques disparaissaient pendant la fabrication, laissant les atomes dans un état aléatoire. Cependant, des chercheurs du MIT ont montré que ces arrangements chimiques subtils persistent, influençant des propriétés clés comme la résistance, la durabilité, la résistance à la chaleur et la tolérance aux radiations.
L'équipe, dirigée par Rodrigo Freitas, professeur assistant TDK au Département de Science et Ingénierie des Matériaux du MIT, a utilisé des simulations avancées d'apprentissage automatique pour modéliser le comportement atomique pendant le traitement des métaux. Ils ont simulé la déformation et le chauffage —étapes courantes dans la fabrication— et ont suivi comment les atomes se réorganisaient. Étonnamment, les métaux n'ont jamais atteint une aléatoire complète.
«La conclusion est : Vous ne pouvez jamais randomiser complètement les atomes dans un métal. Peu importe comment vous le traitez», explique Freitas. «C'est le premier article montrant ces états de non-équilibre qui sont conservés dans le métal.»
L'étude a identifié que ces motifs proviennent de dislocations, des distorsions irrégulières dans le réseau atomique. Pendant la déformation, les dislocations guident les atomes vers des positions préférées en favorisant des voies de faible énergie, créant des états stables 'loin de l'équilibre'. Les co-auteurs principaux Mahmudul Islam, Yifan Cao et Killian Sheriff ont contribué aux modèles de haute précision et aux simulations à grande échelle.
Publié dans Nature Communications (2025 ; 16(1), DOI : 10.1038/s41467-025-64733-z), le travail a été soutenu par le Programme de Jeunes Investigateurs de l'Office of Scientific Research de l'US Air Force, MathWorks et le Programme MIT-Portugal. Freitas note des impacts potentiels sur la catalyse, l'électrochimie et les dommages par radiation dans les réacteurs nucléaires.
«Les chercheurs ont examiné les façons dont ces arrangements atomiques changent les propriétés métalliques —un grand est la catalyse», dit Freitas. Les applications pourraient s'étendre aux alliages aérospatiaux, où comprendre le brassage atomique est clé pour équilibrer force et faible densité.