Plongez dans ce qui pourrait être le plus petit récif de corail du monde. Des scientifiques de l'Université du Colorado à Boulder utilisent un type de matériau appelé cristaux liquides pour créer des objets incroyablement petits, bancs tourbillonnants de "poissons, " selon une étude publiée récemment dans la revue Communication Nature .

Les poissons dans ce cas ne sont pas réellement des animaux aquatiques. Ce sont de minuscules perturbations dans l'orientation des molécules qui composent les solutions de cristaux liquides, dit Hayley Sohn, auteur principal de la nouvelle étude.

Mais au microscope, ces déformations moléculaires, dont 10 pourraient remplir la largeur d'un cheveu humain, semblent certainement vivantes. Ces pseudo-particules peuvent tourbillonner en groupe, décaler leur mouvement sur un centime et même contourner les obstacles lorsqu'ils sont exposés à différents courants électriques.

"En réglant cette tension, Je peux les faire bouger dans différentes directions et les faire former un joli groupe où ils sont tous collés les uns aux autres. Ils peuvent se ramifier en une chaîne puis revenir ensemble, " dit Sohn, un étudiant diplômé du programme de science et d'ingénierie des matériaux à CU Boulder. "C'est très amusant de jouer avec."

L'équipe espère que leurs minuscules récifs pourraient un jour faire partie de nouveaux écrans de smartphones ou même de jeux vidéo.

Co-auteur de l'étude Ivan Smalyukh, professeur au Département de physique, expliqué que les cristaux liquides sont une composante majeure des technologies d'affichage modernes, des tablettes informatiques aux téléviseurs haute définition.

"Notre travail est très compatible avec cette industrie de l'affichage multimilliardaire, " a déclaré Smalyukh. "Cela pourrait s'ajouter au nouveau spectre de façons dont les humains et les ordinateurs s'interfacent."

La découverte de son groupe, cependant, est arrivé presque par accident.

Sohn avait expérimenté de nouvelles façons de créer de grands groupes de ces déformations dans des solutions de cristaux liquides, un phénomène que les physiciens appellent "solitons".

Les solutions à cristaux liquides de l'équipe, elle a dit, sont constitués de quintillions de molécules en forme de bâtonnets - pensez-y comme les foules du Folsom Field de CU Boulder, qu'elle peut voir depuis la fenêtre de son bureau. Normalement, ces fans de football ne se gênent pas, mais si vous préparez une solution de cristaux liquides de manière précise, ils vont commencer à se serrer les coudes.

"Nous pouvons créer des conditions qui rendent les cristaux liquides frustrés, " a déclaré Smalyukh.

Pour compenser cette frustration, de petites poches se formeront dans la solution de cristaux liquides dans laquelle les molécules à l'intérieur se plient et se tordent de manière inhabituelle. Ces solitons ne bougent pas dans le sens traditionnel du terme. Au lieu, leur structure déformée passe dans toute la solution, un peu comme un autre événement courant dans les arènes sportives.

"C'est comme si tu étais au stade, et la foule fait la vague, " a déclaré Sohn. " La vague ne bouge que parce que les gens changent la façon dont ils pointent leurs bras. "

Un jour au labo, Sohn a préparé une lame de microscope avec un groupe de plusieurs solitons, puis fait une pause. Quand elle est revenue, ses créations n'étaient plus sur l'écran de visualisation.

"Je pensais, 'Oh, non. Je dois refaire cette expérience, '", a déclaré Sohn. "Ensuite, j'ai regardé la lecture vidéo et j'ai vu ce comportement scolaire. J'étais juste étonné. Ce n'était pas un échec."

Et, Sohn a ajouté, les solitons ne bougeaient pas comme des objets inanimés. Elle a expliqué ceci, dans les bonnes conditions, ces poissons moléculaires peuvent interagir les uns avec les autres. Cela signifie qu'ils peuvent se heurter et influencer les trajectoires de l'autre, créant des motifs presque impossibles à prévoir à l'avance, d'où la comparaison avec des milliers de poissons reliant leurs mouvements.

C'est un domaine de recherche qui, Sohn a dit, s'accorde avec ses propres passe-temps.

"L'une des meilleures parties de cette recherche, pour moi, c'est que je peux m'inspirer et établir des liens avec la nature, comme les bancs de poissons que j'ai vu faire de la plongée sous-marine, " dit-elle. " La prochaine fois que je vais plonger, Je vais juste appeler ça de la recherche."

Smalyukh, en particulier, est enthousiasmé par l'imprévisibilité des écoles de solitons. Il a déclaré qu'un tel comportement pourrait conduire à différents types de technologie d'affichage interactif, celui où les images que l'on voit sur un écran ne sont pas forcément préprogrammées mais apparaissent et se déplacent au gré des mouvements émergents des écoles de solitons.

"Imaginez un nouveau type de jeu informatique où vous ne pouvez pas prédire ce qui se passera après avoir appuyé sur l'écran, " Smalyukh a dit. " Il ne serait pas programmé mais façonné par des phénomènes émergents. "