Les bactéries nageuses peuvent réduire la viscosité des liquides ordinaires comme l'eau et les faire couler plus facilement, parfois jusqu'au point où la viscosité devient nulle :l'écoulement est alors sans frottement.

Maintenant, des chercheurs de l'Université de Bristol rapportent que les suspensions bactériennes peuvent avoir une viscosité négative, une propriété strictement interdite par la loi de la physique pour les fluides ordinaires, mais qui devient permise lorsque des organismes vivants sont présents.

La viscosité est la résistance d'un fluide à l'écoulement. Par exemple, l'huile ne s'écoule pas aussi vite que l'eau lorsqu'elle est versée parce que sa viscosité est plus grande. Cette opposition au mouvement est provoquée au niveau microscopique par le frottement entre les molécules du fluide.

Jusque récemment, La viscosité nulle (également appelée superfluidité) n'avait été observée que dans des systèmes quantiques à très basses températures proches du zéro absolu. Mais il y a quelques années, une viscosité nulle a été mesurée dans des suspensions de bactéries.

C'est possible parce que les bactéries ne sont pas comme les molécules d'eau, ils sont vivants ou 'actifs'. En nageant ensemble, ils peuvent générer dans le fluide des forces suffisamment importantes pour contrebalancer les frottements, telle que la suspension bactérienne se comporte comme un superfluide.

« Bien que ce phénomène ait été observé expérimentalement, il manquait une théorie détaillée sur son fonctionnement, " dit le Dr Aurore Loisy, Associé de recherche en mathématiques appliquées et physique théorique à l'Université de Bristol.

"En outre, une question fondamentale restait ouverte :ce phénomène peut-il être poussé encore plus loin, de sorte que la viscosité apparente devient négative, ce qui signifie que le fluide bactérien cisaillé pourrait réellement fonctionner plutôt que de nécessiter un travail pour continuer à s'écouler, quelque chose d'impossible dans les fluides passifs ou « conventionnels » ? »

Dans leur quête pour déballer le concept de viscosité négative, Dr. Loisy et ses collègues chercheurs Tannie Liverpool, Professeur de physique théorique, et Jens Eggers, Professeur de Mathématiques Appliquées, ont étudié comment l'auto-organisation et le mouvement collectif des micro-organismes en suspension dans un fluide modifient ses propriétés hydrodynamiques.

Ils ont montré qu'il est théoriquement possible de faire se comporter une suspension de bactéries comme un fluide à viscosité négative, et que ce comportement peut être déclenché et contrôlé en jouant avec la taille du conteneur.

"Cela nous montre que l'activité bactérienne microscopique peut être convertie en puissance mécanique macroscopique utile. En d'autres termes, il est possible de faire travailler les bactéries ensemble et de les utiliser pour alimenter des appareils plus gros, " ajoute le Dr Loisy.

"Il est important de noter que nous n'avons rien pour rien, comme dans nous n'avons pas enfreint les lois de la thermodynamique. Les bactéries convertissent les nutriments qu'elles ont ingérés en travail mécanique en nageant et la «nourriture pour les bactéries» serait le carburant (source d'énergie) de la machine putative.

"La prochaine étape est d'observer ce phénomène expérimentalement, par exemple en transformant un rhéomètre en un moteur rotatif alimenté par des bactéries."