Correspondance récente en Matériaux naturels par une équipe de chercheurs du campus répond à une question de longue date que le physicien expérimental Narayanan Menon dit est "l'une de ces choses que vous devriez pouvoir rechercher dans un manuel, une question très basique. Mais quand vous regardez dans la littérature, il y a confusion, et cela dure depuis des décennies. Notre travail ne crie pas "nouvelle découverte, ' mais cette question fondamentale est ce que nous avons clarifié."

En plus de Menon, l'équipe comprenait le physicien théoricien Benny Davidovitch, le scientifique des polymères Thomas Russell et un ancien chercheur postdoctoral en physique de l'UMass, Deepak Kumar. Il a dirigé les expériences et les analyses pour le rapport et commence maintenant en tant que nouveau membre du corps professoral à l'Indian Institute of Technology, Delhi.

Menon explique, "Le travail de Deepak a abordé une hypothèse qui n'a pas été testée avec soin jusqu'à présent, ", dit-il. "Personne ne s'est énervé assez pour consacrer un an à le découvrir."

Le co-auteur Davidovitch écrit que « la question scientifique implique une réponse mécanique des films et des filaments d'étain aux interfaces fluides, qui sont affectées par les contraintes élasto-capillaires. "Le nœud du problème ici est la manière subtile par laquelle les énergies de surface des interfaces solide-liquide se combinent pour générer des contraintes dans un corps solide."

Clarifier, Menon explique, "Imaginez quelque chose de léger et flexible, le film mince, flottant à la surface d'un liquide - une feuille, l'aile d'une mouche, un pétale de fleur sur un étang. Il s'étirera et se posera à plat, tendu à l'interface où il touche l'eau. Vous pouvez l'essayer dans votre cuisine avec un morceau de plastique dans un verre d'eau."

La question est de savoir à quel point le film mince est soumis à une contrainte, ou "tendu, " ajoute-t-il. " Il y a deux réponses trouvées dans la littérature. On dit que la tension dépend de ce qu'est le liquide, l'autre dit que cela dépend à la fois de cela et de la façon dont le solide et le liquide interagissent. Les deux hypothèses ne peuvent pas être correctes, nous avons donc dû aller au fond des choses. Nos expériences montrent sans aucun doute qu'une seule de ces réponses est juste."

Les expériences de Kumar ont révélé que l'interaction solide-fluide, où un ménisque, ou une interface en forme de lentille se forme à la surface du liquide - " ne dépend que de ce qu'est le liquide, pas sur le solide. Cela n'a pas d'importance, " rapporte Menon. " A certaines personnes, ça va être profondément bouleversant, mais pour d'autres, ce sera en quelque sorte évident. C'est le genre de chose que l'on pourrait s'attendre à savoir déjà."

Russell ajoute, "Lorsque Deepak a retiré un film mince de la surface d'un liquide et nous a montré que les ménisques du côté liquide et recouvert du film étaient absolument identiques, nous avons été émerveillés, mais c'est une preuve sans ambiguïté d'une hypothèse."

Davidovitch dit qu'il était nécessaire d'éclaircir cela car « un récent regain d'intérêt pour les phénomènes élasto-capillaires, où les solides nanométriquement minces exploitent les forces capillaires pour interagir sur les surfaces fluides, " est en cours dans la robotique douce, délivrance de médicaments et ingénierie tissulaire avec des surfaces réactives, entre autres domaines. Les chercheurs appliquent de plus en plus de revêtements minces sur des surfaces pour des applications biomédicales ou des matériaux où ils souhaitent modifier les propriétés de surface pour contrôler la fonction.

Menon réfléchit au résultat, "Ça n'a pas l'air spectaculaire mais ça éclaircit quelque chose qui est boueux depuis un moment. Je me sens toujours heureux quand vous pouvez faire quelque chose de manière simple. Ce qui est encourageant, c'est qu'il y a beaucoup de choses simples à comprendre en science , ce que je trouve satisfaisant. Vous pensez qu'il n'y a plus de place pour de simples questions naïves, mais ce n'est pas vrai. Ce projet en était un bon rappel."