Un certain type de gouttelettes d'huile change de forme lorsqu'elles sont refroidies et rétrécies :de sphériques à icosaédriques à hexagonales plates. Deux théories concurrentes ne pouvaient pas expliquer complètement cela, mais maintenant, une lettre d'examen physique par Ireth García-Aguilar et Luca Giomi résout le mystère.

C'était une découverte fortuite. Des chercheurs bulgares de l'Université de Sofia étudiaient de petites gouttelettes huileuses d'alcanes dans l'eau, stabilisé avec des molécules tensioactives de type savon. "Ce sont semblables aux gouttelettes d'émulsion dans la mayonnaise, " dit Luca Giomi, " et en plus, ils sont enfermés dans une monocouche congelée de molécules d'alcanes et de tensioactifs."

Quand les Bulgares s'amusaient avec eux, ils ont réalisé que quelque chose de spécial se passait. Lorsque la température a été abaissée, les gouttelettes sont passées de formes sphériques ordinaires à étranges, formes icosaédriques cristallines. A des températures encore plus basses, ils se sont transformés en losanges ou hexagones à quatre côtés, avec des tentacules en croissance aux coins.

Autour du même moment, un autre groupe de l'Université Bar-Ilan en Israël dirigé par Eli Sloutskin, co-auteur de cette lettre, a fait des observations similaires et s'est en outre rendu compte que les petites gouttelettes étaient plus susceptibles de changer de forme que les grosses gouttelettes.

Exotique

"C'est inspirant, c'est très exotique et quelque chose auquel vous ne vous attendriez pas, " dit Giomi. Normalement, Les grandes feuilles élastiques sont plus souples et plus sujettes à la flexion que les petites feuilles. "On peut le vérifier en tenant une feuille de papier d'un côté :une feuille A4 se pliera immédiatement sous son propre poids, mais une feuille plus petite, un tel timbre postal, restera droit. Plus la feuille est grande, plus le couple qu'il subit est élevé, plus il se plie facilement."

Le groupe de l'Université de Sofia a lui-même avancé une théorie selon laquelle une couche mince spéciale sous la couche de tensioactifs provoque les bords, "mais plus tard, images de microscopie détaillées par le laboratoire de Sloutskin, je n'ai pas vu une telle couche, " dit Giomi.

Afin d'expliquer les transformations de forme ainsi que la dépendance de taille anormale, Les physiciens de Leyde devaient inclure dans leur modèle quatre ingrédients différents :la tension superficielle, la gravité, défauts et courbure spontanée. Ce dernier est un effet de la forme des molécules qui forment la couche solide. Lorsque de longues molécules sont empilées comme des allumettes dans une boîte, l'interface est plate, mais quand l'une des extrémités des molécules est plus grosse que l'autre, la membrane résultante peut avoir une courbure préférée.

Tentacules étranges

Alors que les défauts et la gravité ont tendance à plier les gouttelettes, la tension superficielle tend à restaurer la forme sphérique. Mais, en présence de courbure spontanée, cet effet devient plus faible à mesure que les gouttelettes deviennent plus petites, rendant ainsi les petites gouttelettes sujettes au facettage. Ceci explique le comportement mystérieux, les chercheurs écrivent dans un article dans Physical Review Letters.

Une chose reste à expliquer, cependant :les tentacules étranges qui se développent aux températures les plus basses. "Mais nous avons des idées, " dit Giomi.

Ce type de recherche est fondamental et motivé par la curiosité, il ajoute. Cependant, le comportement des cellules vivantes est toujours une inspiration. "Les cellules biologiques ont une capacité extraordinaire à changer de forme avec différentes circonstances."

L'un des sujets de recherche de Giomi est de savoir comment les cellules cancéreuses parviennent à séparer leur tumeur principale et à migrer dans le corps pour former des métastases mortelles. Giomi : « Les cellules cancéreuses doivent subir des changements de forme spectaculaires pour ce faire. » Comprendre comment de simples objets de la taille d'un micron peuvent ajuster leur forme de manière autonome peut être essentiel pour déchiffrer ces processus.