« J’étudie l’arrangement des cristaux dans la 4e dimension »

Avec mon équipe, nous avons mis en évidence que, dans un espace avec une dimension supplémentaire, de nouvelles solutions d’arrangement des matériaux moléculaires se dévoilent grâce à des degrés de liberté cachés. Ces résultats ont été obtenus sur des cristaux dits apériodiques.

Je m’explique. Prenons une feuille quadrillée. Les carrés nous semblent ordonnés et périodiques. Maintenant, traçons aléatoirement un trait sur cette feuille et plaçons des points à l’intersection du trait et du quadrillage. Lorsqu’on observe en faisant abstraction du quadrillage, c’est-à-dire en une dimension, la périodicité des points n’apparaît pas. Si l’on tient compte du quadrillage, on passe en deux dimensions (largeur, longueur), là, l’explication du positionnement des points saute aux yeux !

Évidemment, c’est moins simple de se représenter les choses au-delà de trois dimensions. Mais c’est le même principe.

Avec mon équipe, j’étudie les cristaux d’urée et d’alcane. C’est sur eux que nous avons mis en évidence qu’il existe, dans cette 4e dimension, des solutions d’organisation inimaginables à trois dimensions et, plus important encore, que la nature a la capacité de les explorer. Qui plus est, cela demande peu d’énergie. Ces possibilités d’arrangement ne sont donc plus des hypothèses mathématiques puisque nous les avons mises en évidence.

Cela ouvre des perspectives pour la compréhension des systèmes complexes (systèmes biologiques…) et pour la science des matériaux à l’échelle nanométrique.