25e séminaire USIAS - Tomographie électronique à l'échelle atomique : structures 3D non cristallines
Par Jianwei (John) Miao, UCLA, Fellow USIAS 2015
La découverte et l'analyse de la diffraction des rayons X par les cristaux par Max von Laue, William Henry Bragg et William Lawrence Bragg en 1912 ont marqué la naissance de la cristallographie. Au cours du siècle dernier, cette dernière a révolutionné de nombreux domaines scientifiques, et l'Assemblée générale des Nations unies a proclamé 2014 « Année internationale de la cristallographie ». Toutefois, les cristaux parfaits sont rares dans la nature et une grande partie des sciences et technologies modernes reposent sur des défauts dans les cristaux et des systèmes non cristallins. Ces derniers comprennent la catalyse hétérogène (réactions à la surface de nano-particules), les énergies renouvelables (silice amorphe), le traitement de l'information (défauts et dopage de semi-conducteurs), le stockage d'énergie (électrolytes solides de type verre ou oxyde) et le durcissement de métaux (dislocations et cohésion entre grains). Dans ces applications, ce n'est pas uniquement la structure type, mais également les défauts et imperfections des cristaux qui doivent être reproduits afin d'obtenir les propriétés souhaitées.
Au cours de ce séminaire USIAS, le professeur Jianwei (John) Miao (UCLA) présentera une méthodologie révolutionnaire, la tomographie électronique à l'échelle atomique, permettant de déterminer la structure atomique 3D des défauts des cristaux comme la cohésion entre grains, les défauts d'empilement, les dislocations et les défauts ponctuels, et de localiser avec précision les coordonnées 3D d'atomes dans les matériaux sans supposer la cristallinité. En collaboration avec le professeur Ovidiu Ersen de l'université de Strasbourg, ce projet USIAS a pour objectif d'identifier toutes les positions 3D des atomes dans des nanoparticules uniques, puis de suivre leurs mouvements en 3D au sein d'environnements réalistes. La capacité à déterminer la structure 3D des défauts des cristaux et des systèmes non cristallins à l'échelle atomique devrait bouleverser notre compréhension des relations structure-propriétés en science des matériaux, chimie, physique, nanosciences et nanotechnologies au cours du 21e siècle.
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