Des scientifiques localisent l’hydrogène dans les interstices entre les atomes métalliques

Des chercheurs ont cartographié une forme plus lourde de l’hydrogène à l’intérieur d’alliages métalliques, recueillant des éléments indiquant qu’elle occupe les minuscules espaces entre les atomes, au lieu de se concentrer uniquement au niveau des défauts structurels.

L’hydrogène peut rendre des métaux résistants cassants et sujets à la fissuration, ce qui pose problème pour les équipements servant à le stocker et à le transporter. Pourtant, ses atomes se déplacent si facilement qu’ils peuvent s’échapper des échantillons avant que les scientifiques ne les mesurent.

Pour cette étude publiée dans Nature, une équipe dirigée par l’université de Sydney a utilisé du deutérium, une forme plus lourde de l’hydrogène, afin de mieux distinguer le signal expérimental de celui de l’hydrogène déjà présent dans l’instrument. Les chercheurs ont refroidi les échantillons dans de l’azote liquide pour limiter la perte d’atomes, puis ont utilisé la tomographie par sonde atomique, une technique qui produit des cartes tridimensionnelles des éléments à des échelles extrêmement petites.

Les cartes ont montré à plusieurs reprises une concentration de deutérium dans des zones dont la composition chimique et l’agencement atomique devaient, selon les prévisions, retenir plus fortement l’hydrogène. Les chercheurs ont également détecté des différences entre des zones voisines dans un alliage à base de nickel, conformément aux prévisions théoriques sur leur capacité à retenir l’hydrogène.

Des tests supplémentaires ont étayé l’interprétation selon laquelle la majeure partie du deutérium détecté occupait les espaces entre les atomes. Une faible contribution de défauts cachés ne pouvait toutefois pas être exclue. Cette avancée donne aux scientifiques un moyen d’étudier un état de l’hydrogène jusqu’ici difficile à observer, contribuant à rapprocher les calculs sur son comportement des données expérimentales.