Sur une plaque de silicium de la taille d'une assiette, on peut placer non pas une seule substance, mais toute une carte de milliers de compositions différentes. Un laser arrache des atomes de cibles et les dépose en couches minces, en faisant varier les proportions d'un point à l'autre. On obtient ainsi une bibliothèque de matériaux : ici plus d'un métal, là plus d'un autre, et toutes les combinaisons sont visibles d'un coup.
Mais à température ambiante, de nombreuses propriétés ne se révèlent pas. Un matériau peut se désagréger ou, au contraire, devenir plus résistant uniquement lorsqu'on le chauffe. Auparavant, ces cartes étaient rarement chauffées : il n'existait pas de fours adaptés qui puissent chauffer uniformément toute la plaque tout en permettant de modifier le gaz autour d'elle. Le nouveau four résout ce problème. Il possède un dôme transparent sous lequel on peut créer une atmosphère d'azote ou d'oxygène pur, tout en contrôlant la température de l'extérieur.
Sur le synchrotron SOLEIL en France, ils ont vérifié comment le réseau cristallin des compositions évolue lors du chauffage. Les rayons X ont sondé chaque point de la carte, et le déplacement des pics a permis de calculer la dilatation du matériau. Pour les mélanges simples, une règle appelée loi de Vegard fonctionne : la dilatation peut être prédite à partir des proportions des composants. Mais pour les compositions complexes, où les atomes de différents métaux sont mélangés en désordre, cette règle échoue. Le matériau se dilate différemment de ce qui était attendu.
Ce four ouvre la voie à la recherche rapide de matériaux qui supportent les variations de température sans se fissurer. Par exemple, des revêtements pour turbines ou des pièces pour engins spatiaux.
Une plaque de silicium de 100 mm de diamètre peut contenir plus de 10 000 compositions différentes, en faisant varier les proportions de quelques fractions de pour cent.