Lorsque vous appuyez avec le doigt sur un morceau de pâte à modeler molle, elle se déforme docilement, puis reprend lentement sa forme initiale. Mais si vous appuyez sur une vitre, elle résistera ou se fissurera — aucune déformation progressive. Les deux matériaux sont amorphes : leurs atomes ne sont pas disposés en un réseau cristallin strict comme dans un métal. Pourtant, ils se comportent de manière totalement différente.
Le secret réside dans ce qui se passe à l'échelle microscopique. À l'intérieur d'un corps amorphe, il existe de minuscules régions où les atomes peuvent se déplacer de leur position — c'est comme des « clics » ou « sauts » microscopiques. Chaque saut crée autour de lui un champ de contraintes semblable à quatre pétales : dans deux directions, les atomes sont comprimés, dans les deux autres, ils sont étirés. Les scientifiques appellent cela une singularité quadrupolaire.
Il s'avère que tout dépend de l'intensité de la sollicitation. Si la poussée est faible — par exemple, vous appuyez sur le verre avec une aiguille — les « clics » ne se produisent qu'à proximité immédiate de la pointe. Leur densité y est élevée, et ils modifient effectivement la rigidité du matériau : il devient anormalement mou ou, au contraire, rigide. Mais dès que l'on s'éloigne un peu, le matériau se comporte à nouveau comme un corps élastique ordinaire.
Le modèle standard de l'élasticité, utilisé par les ingénieurs, suppose que la déformation se propage uniformément dans toutes les directions. Les nouvelles données montrent que pour les matériaux amorphes, cela n'est vrai qu'à grande distance. Près de la source de charge, des zones particulières apparaissent où les lois changent. C'est comme si, autour d'une pierre jetée dans l'eau, les vagues se propageaient régulièrement, mais qu'à l'endroit même de l'impact, l'eau bouillonnait et se comportait de manière imprévisible.
Comprendre ce mécanisme aidera à créer des verres, des plastiques et des gels plus résistants, ainsi qu'à prédire plus précisément quand et comment ils se briseront. En effet, c'est l'élasticité anormale au sommet de la fissure qui détermine si elle s'arrêtera ou continuera à se propager.
Les matériaux amorphes, comme l'obsidienne (verre volcanique), ont été utilisés par les humains pour fabriquer des couteaux dès l'âge de pierre. Leur tranchant peut être plus fin que celui d'un scalpel en acier, car le verre ne possède pas de grains cristallins qui gêneraient l'éclatement.
Dans le roman de Kurt Vonnegut « Le Berceau du chat », la substance fictive « glace-neuf » fait geler instantanément toute eau à température ambiante. C'est un exemple de matériau amorphe à l'élasticité extrêmement anormale — mais pour l'instant, purement fictif.