Les systèmes vivants ou biologiques ne peuvent pas être facilement compris en utilisant les lois standard de la physique, comme la thermodynamique, comme les scientifiques le feraient pour les gaz, liquides ou solides. Les systèmes vivants sont actifs, démontrant des propriétés fascinantes telles que s'adapter à leur environnement ou se réparer. Explorer les questions posées par les systèmes vivants à l'aide de simulations informatiques, des chercheurs de l'Université de Göttingen ont maintenant découvert un nouveau type d'effet d'ordonnancement généré et soutenu par une simple déformation mécanique, cisaillement spécifiquement stable. Les résultats ont été publiés dans PNAS .

Comprendre les systèmes vivants, tels que les tissus formés par les cellules, pose un défi important en raison de leurs propriétés uniques, comme l'adaptation, auto-réparation et autopropulsion. Néanmoins, ils peuvent être étudiés à l'aide de modèles qui les traitent simplement comme des éléments inhabituels, forme « active » de la matière physique. Cela peut révéler des propriétés dynamiques ou mécaniques extraordinaires. L'une des énigmes est de savoir comment les matériaux actifs se comportent sous cisaillement (la déformation produite en déplaçant latéralement les couches supérieure et inférieure dans des directions opposées, comme le glissement des couvercles de microscope les uns contre les autres). Chercheurs de l'Institut de physique théorique, L'Université de Göttingen a exploré cette question et a découvert un nouveau type d'effet d'ordre qui est généré et maintenu par une déformation de cisaillement constant. Les chercheurs ont utilisé un modèle informatique de particules autopropulsées où chaque particule est entraînée par une force de propulsion qui change de direction lentement et de manière aléatoire. Ils ont découvert que bien que le flux des particules ressemble à celui des liquides ordinaires, il y a un ordre caché révélé en regardant les directions des forces :celles-ci ont tendance à pointer vers la plaque (supérieure ou inférieure) la plus proche, tandis que les particules avec des forces latérales s'agrègent au milieu du système.

"Nous explorions la réponse d'un matériau actif modèle en conduite régulière, où le système est pris en sandwich entre deux parois, une stationnaire et l'autre en mouvement pour générer une déformation de cisaillement. Ce que nous avons vu, c'est qu'à une force motrice suffisamment forte, un effet d'ordre intéressant se dégage, " dit le Dr Rituparno Mandal, Institut de physique théorique de l'Université de Göttingen. "Nous comprenons maintenant également l'effet de commande en utilisant une théorie analytique simple et les prédictions de cette théorie correspondent étonnamment bien à la simulation."

Auteur principal, le professeur Peter Sollich, également de l'Institut de physique théorique, Université de Göttingen, explique, "Souvent, une force extérieure ou une force motrice détruit l'ordre. Mais ici, l'entraînement par cisaillement est essentiel pour assurer la mobilité des particules qui composent la matière active, et ils ont en fait besoin de cette mobilité pour atteindre l'ordre observé. Les résultats ouvriront des possibilités passionnantes pour les chercheurs étudiant les réponses mécaniques de la matière vivante. »