Les micronageurs artificiels ont reçu beaucoup d'attention ces dernières années. En imitant les microbes qui convertissent leur énergie environnante en mouvements de nage, ces particules pourraient bientôt être exploitées pour de nombreuses applications importantes. Pourtant, avant que cela ne se produise, les chercheurs doivent développer des méthodes pour mieux contrôler les trajectoires des micronageurs individuels dans des environnements complexes. Dans une nouvelle étude publiée dans EPJ E , Shubhadeep Mandal à l'Indian Institute of Technology Guwahati (Inde), et Marco Mazza au Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organisation à Göttingen (Allemagne) et à l'Université de Loughborough (Royaume-Uni), montrer comment ce contrôle pourrait être réalisé en utilisant des matériaux exotiques appelés «cristaux liquides nématiques» (LC) - dont la viscosité et l'élasticité peuvent varier en fonction de la direction d'une force appliquée.

Les découvertes du duo pourraient éclairer l'utilisation future des micro-nageurs porteurs de fret dans des procédures médicales délicates :y compris l'administration de médicaments, surveillance des maladies, et la chirurgie non invasive. Grâce à l'utilisation de CL nématiques biocompatibles, ces techniques pourraient être intégrées facilement et en toute sécurité avec le corps des patients. Typiquement, les micronageurs se propulsent vers l'avant en poussant ou en tirant le fluide qui les entoure. Jusque là, ces mouvements n'ont pas été largement étudiés dans des fluides moins conventionnels comme les LC nématiques, qui ont des structures cristallines ordonnées, mais peut aussi couler comme des liquides.

Mandal et Mazza ont étudié ce scénario en utilisant des algorithmes de « dynamique de collision multiparticulaire », qui décrivent comment les structures atomiques des CL nématiques varient dans le temps. Combiné avec des simulations de micronageurs sphériques, les algorithmes leur ont permis d'étudier comment les viscosités et les élasticités dépendantes de la direction des LC nématiques peuvent affecter les vitesses et les orientations des micronageurs sphériques. Des études antérieures ont montré que leurs mouvements sont très différents de ceux trouvés dans les fluides conventionnels; avec des micronageurs suivant des trajectoires non aléatoires pour minimiser leur énergie élastique. Mandal et Mazza montrent maintenant également que la vitesse d'un micronageur variera selon qu'il pousse ou tire le fluide environnant; et devient également plus lent lorsqu'il pousse avec une force plus forte. Le duo espère maintenant que leurs techniques de simulation pourraient être facilement étendues pour modéliser la dynamique de plusieurs micronageurs.