Une équipe de chimistes des États-Unis et de la Chine a construit un cube de couleur, blocs d'hydrogel, qui ressemble et agit beaucoup comme un Rubik's Cube. Les chercheurs affirment que leur travail est plus qu'amusant :il pourrait inspirer de nouvelles façons de stocker et de détecter des informations, et peut-être même aider les patients à surveiller leur état de santé.

Tout comme le jouet, la nouvelle structure contient des lignes et des colonnes individuelles rotatives ; les manipuler modifie le motif de couleur sur les six faces du cube. Mais contrairement au plastique rigide d'un Rubik's Cube, cette nouvelle structure est constituée d'un hydrogel auto-cicatrisant, un matériau polymère spongieux qui peut absorber de grandes quantités d'eau et former de nouvelles liaisons chimiques lorsque les anciennes liaisons se brisent.

L'équipe a proposé la structure dans le cadre d'un effort plus large visant à trouver de nouvelles façons d'encoder des informations dans des objets physiques.

"Pensez aux codes QR, qui sont des motifs de pixels noirs et blancs sur une surface bidimensionnelle utilisés pour stocker des informations, " a déclaré Jonathan Sessler, professeur de chimie à l'Université du Texas à Austin et co-auteur d'une étude publiée aujourd'hui dans la revue Matériaux avancés . "Nous explorons des moyens d'encoder des informations dans des motifs de couleur et en trois dimensions, conduisant théoriquement à une densité d'informations beaucoup plus élevée."

Les mathématiciens estiment qu'il existe environ 43 quintillions, soit 43 fois la puissance 10 à 18, des configurations uniques d'un Rubik's Cube, suggérant qu'un cube pourrait stocker une grande quantité d'informations.

"En peu de temps, vous pouvez manipuler les interactions entre les petits blocs, " Sessler a dit. " C'est collant, mais ils ne sont pas bloqués. Puis sur un temps plus long, disons 24 heures, la structure se verrouille en place."

Les 27 blocs de construction du cube ont été colorés à l'aide d'une nouvelle classe révolutionnaire de points fluorescents inventée par Ben Zhong Tang, chimiste à l'Université des sciences et technologies de Hong Kong, et le projet a été dirigé par Xiaofan Ji, un ancien chercheur postdoctoral à l'UT Austin, travaille maintenant dans le laboratoire de Tang.

Lorsque des parties d'un hydrogel auto-cicatrisant sont déchirées puis rattachées dans une orientation différente, de nouvelles liaisons chimiques se forment pour le maintenir dans la nouvelle configuration. L'un des défis de la fabrication du nouveau Rubik's Cube spongieux était de rendre les liaisons suffisamment faibles pour que les rangées puissent être facilement tournées à la main, assez solide pour que toute la structure conserve sa forme.

Des développements supplémentaires seront nécessaires avant que l'innovation puisse être appliquée au stockage de données, ou pour d'autres applications, comme dans les capteurs portables surveillant les changements chimiques d'un patient, par exemple, chez une personne diabétique.

Dans les années 1980, à l'époque où les solutions à tous les problèmes de la vie n'étaient qu'une simple recherche sur Internet, Sessler a utilisé les mathématiques pour trouver différentes séries de rotations qui pourraient être utilisées pour réorganiser les motifs de couleur sur un Rubik's Cube de manière contrôlée. Avec assez de temps, il pourrait prendre un cube brouillé et le remettre dans son état d'origine, avec des couleurs unies sur chaque face.

"Je serais à une fête et quelqu'un me lancerait un Rubik's Cube, " Sessler se souvient. " Et j'irais dans le coin et je le résoudrais dans un laps de temps socialement acceptable, quelque chose comme 10 ou 20 minutes. "

"Maintenant, " dit Sessler, "avec ce nouveau Rubik's Cube, tout ce que nous avons à faire est de le démonter et de coller les blocs ensemble où nous voulons. Nous pouvons résoudre le problème en quelques secondes en utilisant le pouvoir de la chimie pour tricher."