Les scientifiques de l'ETH ont développé des blocs de construction magnétiques en forme de cube qui peuvent être assemblés en formes bidimensionnelles et contrôlés par un champ magnétique externe. Ils peuvent être utilisés pour des applications de robotique douce.

Si vous avez déjà essayé d'en mettre plusieurs vraiment fort, petits aimants cubiques les uns à côté des autres sur un tableau magnétique, vous saurez que vous ne pouvez pas le faire. Ce qui se passe, c'est que les aimants s'arrangent toujours dans une colonne dépassant verticalement du tableau magnétique. De plus, il est presque impossible de joindre plusieurs rangées de ces aimants pour former une surface plane. C'est parce que les aimants sont dipolaires. Des pôles égaux se repoussent, avec le pôle nord d'un aimant s'attachant toujours au pôle sud d'un autre et vice versa. Cela explique pourquoi ils forment une colonne avec tous les aimants alignés de la même manière.

Maintenant, Les scientifiques de l'ETH Zurich ont réussi à créer des blocs de construction magnétiques sous la forme de cubes qui, pour la première fois, peuvent être assemblés pour former des formes bidimensionnelles. Les nouveaux blocs de construction, que les scientifiques appellent modules, ne sont pas dipolaires mais quadripolaires, ce qui signifie qu'ils ont chacun deux pôles nord et deux pôles sud. A l'intérieur de chacun des modules, qui sont imprimés en 3D en plastique, il y a deux petits aimants dipolaires conventionnels avec leurs pôles égaux se faisant face (voir photo). Les blocs de construction peuvent être assemblés comme de petits échiquiers pour former n'importe quelle forme bidimensionnelle. Cela fonctionne comme ceci :parce que les pôles sud et nord s'attirent, un bloc de construction quadripolaire avec ses deux pôles sud tournés vers la gauche et la droite attirera, sur chacun de ses quatre côtés, un bloc de construction qui est tourné de 90 degrés afin que ses pôles nord soient orientés vers la gauche et la droite.

Partant de ce principe, les scientifiques ont fabriqué des modules colorés avec une longueur de bord d'un peu plus de deux millimètres. Ils les ont assemblés en emojis pixel art pour montrer ce que les modules peuvent faire. Cependant, les cas d'utilisation possibles vont bien au-delà de ces gadgets. "Nous sommes particulièrement intéressés par les applications dans le domaine de la robotique douce, " dit Hongri Gu, doctorant dans le groupe du professeur Bradley Nelson à l'ETH et auteur principal de l'article que les scientifiques ont récemment publié dans Robotique scientifique .

Quadrupôle et dipôle dans le même bloc de construction

Le quadripôle domine les propriétés magnétiques des modules. C'est un peu plus compliqué que ça, bien que, car en plus du quadripôle fort, les scientifiques ont également construit un dipôle faible dans les blocs de construction. Ils y sont parvenus en disposant les petits aimants dans le module à un léger angle les uns par rapport aux autres plutôt que parallèles (voir photo).

"Cela amène les modules à s'aligner sur un champ magnétique externe, comme le fait une aiguille de boussole, " explique Gu. "Avec un champ magnétique variable, nous pouvons ensuite déplacer les formes que nous avons construites à partir des modules. Ajoutez des connecteurs flexibles et il est même possible de construire des robots qui peuvent être contrôlés par un champ magnétique."

Gu dit que leur travail consistait initialement à développer le nouveau principe. Il est indépendant de la taille, il dit, ce qui signifie qu'il n'y a aucune raison pour laquelle des modules quadripolaires beaucoup plus petits ne pourraient pas être développés. Les scientifiques étudient également comment les modules pourraient être utilisés pour combiner une structure linéaire en un objet multidimensionnel à l'aide d'un champ magnétique. C'est quelque chose qui pourrait être utile dans la médecine à l'avenir :il est concevable que des objets tels que des stents puissent être formés à partir d'un fil constitué de tels modules. Le fil pourrait être inséré dans le corps d'une manière relativement simple, procédure mini-invasive à travers une minuscule ouverture, puis un champ magnétique appliqué pour l'assembler dans la structure multidimensionnelle finale à l'intérieur du corps.