Imaginez une boule de fluide de la taille d'un micron enfermée dans un film mince, semblable au film en bulles de savon, mais constitué de molécules ressemblant à des cristaux liquides. Ces molécules peuvent réduire leur énergie globale en alignant leurs directions avec celles de leurs voisins en constante évolution, un état appelé phase smectique. Cela signifie que des piles de couches de cristaux liquides en forme de bandes parallèles se forment dans le film.

Dans une nouvelle étude publiée dans EPJ E , Francesco Serafin, affilié à la fois à l'Université de Syracuse, New York, et le Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) à l'UCSB, ETATS-UNIS, avec son conseiller Mark Bowick, également au KITP, et Sid Nagel, de l'Université de Chicago, IL, ETATS-UNIS, cartographier tous les motifs smectiques possibles de tels films sphériques, ou sac, à température nulle. Ils déterminent les conditions dans lesquelles il devient plus facile pour ces sacs de traverser les membranes biologiques et, potentiellement, livrer des molécules qui leur sont attachées à des endroits spécifiques.

Les contraintes imposées sur la cartographie des molécules de cristaux liquides parallèles sur une forme sphérique produisent des défauts dans le cristal liquide. Dans cette étude, les auteurs prédisent l'existence de quatre défauts, créant des distorsions qui sont prises en compte lorsque la coque se plie dans l'environnement des défauts. Le film sphérique est le plus flexible, ils notent, lorsque sa forme d'énergie la plus basse ressemble à un tétraèdre à facettes avec des arêtes vives et des défauts localisés aux quatre sommets. Les défauts sont des sites candidats naturels pour attacher des molécules avec une fonction spéciale pour la livraison dans le corps en utilisant de tels films en forme de boule.

En fonction de l'angle d'inclinaison entre les couches en forme de rayures des molécules de type cristal liquide et le bord du tétraèdre, les auteurs identifient divers schémas :lignes de latitude, spirales parallèles ou une combinaison des deux. À un angle d'inclinaison de zéro ou de 30°, toutes les couches forment des boucles de latitude fermées qui ne se déforment pas facilement. À d'autres angles d'inclinaison, les couches forment des spirales qui permettent à la compression localisée de se propager sur une grande distance le long du film, ce qui facilite la déformation et le passage de ces films sphériques à travers les membranes biologiques.