Les scientifiques peuvent passer beaucoup de temps dans des débats animés sur des détails minuscules – par exemple, comment et si les atomes d’un cristal se déplacent lorsqu’ils sont chauffés, modifiant ainsi la symétrie. En utilisant des simulations informatiques pour le tellurure de plomb minéral sur le supercalculateur CSCS « Piz Daint », des chercheurs de l’ETH ont résolu une controverse qui dure depuis longtemps.
Les simulations montrent que le chauffage du cristal entraîne de fortes vibrations acoustiques et optiques qui se chevauchent et sont couplées entre elles, ce qui produit un phénomène jamais observé auparavant : grâce aux vibrations couplées, des dipôles corrélés se forment dans le cristal, les paires d’atomes Pb et Te variant et s’orientant selon leurs charges.Les chercheurs soupçonnent que ce processus est essentiel pour le comportement thermoélectrique du tellurure de plomb, mais aussi pour d’autres matériaux (appelés ferroélectriques) qui, comme le tellurure de plomb, sont proches d’une transition de phase ferroélectrique.
Ces résultats aideront à créer ou à trouver des matériaux thermoélectriques plus efficaces à l’avenir.Les matériaux thermoélectriques ne présentent pas seulement un intérêt pour la recherche aérospatiale ; ils pourraient également contribuer à une utilisation plus efficace de la chaleur résiduelle des usines d’incinération ou des voitures pour la production d’électricité.
A titre d’exemple, un générateur thermoélectrique basé sur le tellurure de plomb alimente le Mars Rover Curiosity depuis 2012.
Calculated correlated local dipoles in PbTe. The colors illustrate the asymmetric electrons around the Pb and Te atoms which generate the dipoles. (Graphics: Institute of Materials Theory/ETH Zurich)
Source : https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2018/08/uncovering-atomic-movements-in-crystal.html ou https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2018/08/polar-fluctuations.html