Publié le 23 août 2026 à 12:00 · Publication originale
Un siècle et demi plus tard, à Science Tokyo, le principe atteint une échelle vertigineuse. Il ne s'agit plus de décomposer le mouvement d'un cheval, mais les premières étapes d'une transformation de la matière.
Tadahiko Ishikawa, Samiran Banu et leurs collègues ont étudié un cristal appartenant à la famille des MOF, architectures dans lesquelles des ions métalliques sont reliés par des molécules organiques. Une impulsion laser déclenche la transformation. Des éclairs lumineux de seulement six femtosecondes permettent ensuite d'en suivre les étapes.
Une femtoseconde représente un millionième de milliardième de seconde. En une seconde, la lumière pourrait parcourir presque huit fois le tour de la Terre. En six femtosecondes, elle avance d'environ deux micromètres.
L'expérience révèle alors un ordre inattendu.
Immédiatement après l'impulsion, les noyaux atomiques occupent encore presque leurs positions initiales. Pourtant, la distribution électronique a déjà changé. Les liaisons entre certains atomes se renforcent tandis que d'autres s'affaiblissent, formant une organisation périodique appelée "bond-order wave".
Les atomes ne commencent à réagir qu'ensuite.
En moins de 30 femtosecondes, le cristal atteint ainsi un "état caché", différent de ceux obtenus simplement en chauffant ou en refroidissant le matériau.
Pour reconstruire un événement aussi bref, aucune caméra ne pouvait évidemment filmer les électrons. Les chercheurs ont mesuré les variations infimes de la lumière réfléchie par le cristal, puis les ont confrontées à des calculs quantiques. Ils ont ainsi reconstitué la succession des états comme Muybridge reconstruisait autrefois un galop à partir de photographies séparées.
L'enjeu concerne notamment l'électronique ultrarapide. Nos composants utilisent des tensions et des courants pour modifier l'état de la matière, avec une partie de l'énergie dissipée en chaleur. Piloter certaines propriétés directement par la lumière pourrait ouvrir d'autres architectures, même si cette expérience reste fondamentale.
À notre échelle, transformer un objet signifie déplacer ses constituants: plier, fondre, comprimer, casser. À l'échelle quantique, ses propriétés électroniques peuvent commencer à changer alors que ses atomes n'ont presque pas encore bougé.
Entre ces deux événements s'écoulent quelques dizaines de femtosecondes.
Nous ne pouvons pas les percevoir. Nous savons désormais les regarder.
ELETTRA
Une partie du réel existe dans des instants que nos sens ne rencontreront jamais.
Sources 2026
Institute of Science Tokyo
Tohoku University
Nagoya Institute of Technology
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