Les matériaux sensibles aux stimuli peuvent répondre aux forces physiques avec des transitions de phase structurelles. Ceci s'applique également aux mélanges biopolymères-tensioactifs, une étude menée par des scientifiques allemands et chinois rapporte maintenant. Étonnamment, les phases nouvellement adoptées persistent après l'élimination de la contrainte et peuvent être détectées par une simple technologie de lecture optique. La détection biométrique des empreintes digitales est une application intéressante pour cette technologie. Les résultats sont publiés dans la revue Angewandte Chemie .

Les cristaux liquides sont des molécules de forme anisotrope qui peuvent adopter des phases ordonnées distinctes, selon les conditions physiques. Température, pression, ou la charge peut produire des changements de couleur, interrupteurs à lumière sombre, ou un aspect biréfractif, qui représentent tous des changements dans l'ordre moléculaire. De telles transitions peuvent également se produire dans les gels, et même dans les savons à transitions micellaires. Le système chimique développé par Andreas Herrmann à l'Université de Groningen, les Pays-Bas, et collègues de l'Académie chinoise des sciences, est un complexe d'un polypeptide suralimenté avec un tensioactif cationique. Le liquide visqueux a adopté des motifs de biréfringence après avoir été simplement touché, pour révéler des détails tels que ceux d'une empreinte digitale.

Cherchant à explorer le comportement des fluides biologiques, les scientifiques ont conçu une série de polypeptides suralimentés qui forment des matériaux biologiques mous dotés de propriétés intéressantes lorsqu'ils sont associés à des molécules fournissant la charge opposée. Les polypeptides surchargés étaient constitués de cinq unités répétitives d'acides aminés avec un ou deux résidus d'acide glutamique chargés négativement dans chaque unité. En tant que tensioactif cationique, les chercheurs ont conçu un azobenzène aromatique avec une charge positive d'un côté et une chaîne hydrophobe de l'autre. Additionnés, le polypeptide et le tensioactif ont formé une gouttelette liquide polypeptidique riche en eau avec une teinte orange. Dans ce liquide, les scientifiques n'ont trouvé aucun ordre moléculaire, biréfringence, ou diagramme de diffraction, et simplement un fluide visqueux isotrope.

Une force de cisaillement a stimulé une réponse différente. L'eau qui coule ou le toucher d'un doigt a rendu l'échantillon biréfringent, et les modèles ordonnés étaient évidents, les auteurs ont rapporté. Ces structures ordonnées ressemblaient aux phases cristallines liquides lyotropes à longue distance typiques des mélanges contenant des tensioactifs. Étonnamment, cet ordre a persisté, même après avoir retiré la cisaille. Un microscope optique polarisé a détecté des motifs de biréfringence qui ont enregistré avec sensibilité la texture de l'outil d'application de cisaillement. En d'autres termes, les minuties, les arêtes et les lignes sur le bout du doigt qui composent une empreinte digitale, étaient bien représentés dans les micrographies de polarisation.

Cette découverte remarquable suggère que le fluide polypeptidique suralimenté pourrait, en principe, être utilisé pour la détection biométrique. Alors que les capteurs d'empreintes digitales modernes qui ne sont pas basés sur l'impression à l'encre reposent sur une électronique finement ajustée, les scientifiques présentent une configuration différente avec une lecture microscopique de la biréfringence. Cependant, les conditions exactes des transitions de phase dans le matériau et les mécanismes sous-jacents restent à explorer, remarquent les auteurs.