Propre à certains organismes vivants, comme les escargots, et à certains objets, comme les visses ou les tire-bouchons, la chiralité est une propriété fondamentale de la nature et désigne tout ce qui n'est pas superposable à son image. Notre main par exemple, ainsi que de nombreuses molécules organiques et biologiques sont chirales, ainsi que des systèmes magnétiques dont la température est proche du zéro absolu, qui perdent cette propriété lorsque la température augmente.
La recherche est conduite par le centre S3 de l'INFM-CNR en collaboration avec l'INSTM de l'Université de Florence. L'étude apparue sur Physical Review Letters a été réalisée en examinant les propriétés thermodynamiques d'un composé moléculaire, le Gd(hfac)3NITEt. Pour comprendre le comportement magnétique de ce matériau, qui a une structure quasi unidimensionnelle, nous pouvons penser aux tire-bouchons en action. Au zéro absolu les "tire-bouchons magnétiques" tournent tous dans le même sens et pourraient ouvrir simultanément autant de bouteilles étant donné qu'ils sont synchrones. En revanche, quand augmente la température, les tire-bouchons se déplacent de façon autonome et dans des sens opposés les uns par rapport aux autres et l'ordre est irrémédiablement perdu.
La recherche a cependant abouti à l'existence d'un ordre chiral quand la température est supérieure au zéro absolu, c'est-à-dire comprise entre 1.88 K et 2.18K. Dans ce cas les tire-bouchons se déplacent tous dans le même sens, même s'ils ne sont pas synchrones. Selon l'analogie déjà utilisée, ils tournent tous pour ouvrir les bouteilles mais ne peuvent plus le faire simultanément. Marco Affronte, chercheur du centre S3 de l'INFM-CNR et professeur à l'Université de Modène et Regio Emilia, explique que l'existence d'un état intermédiaire entre ordre et désordre pour les systèmes chiraux avait été prévue en 1978 par le physicien français Jacques Villain, mais jamais confirmé expérimentalement. "Le résultat que nous avons obtenu, précise Affronte, n'est pas valide seulement pour les systèmes magnétiques. Le composé moléculaire que nous avons examiné a une structure très simple et est donc un modèle utile, mais la chiralité est une propriété transversale et caractérise de nombreux de systèmes. La transition que nous avons établie et étudiée a des caractéristiques universelles et peut être un premier pas pour comprendre comment se détermine l'ordre en structure bien plus complexe comme les groupes de molécule ADN."
