Les rides et les plis sont omniprésents. Ils se produisent dans les sourcils froncés, topologie planétaire, la surface du cerveau humain, même le bas du pied d'un gecko. Dans de nombreux cas, ils sont la manière ingénieuse de la nature d'emballer plus de surface dans un espace limité. Scientifiques, imiter la nature, ont longtemps cherché à manipuler les surfaces pour créer des rides et des plis pour rendre plus petits, appareils électroniques plus flexibles, nanocanaux porteurs de fluides ou même des téléphones portables et des ordinateurs imprimables.

Mais pour atteindre ces exploits technologiques, les scientifiques doivent bien comprendre le profil et les performances des rides et des plis à l'échelle nanométrique, dimensions 1/50, 000e l'épaisseur d'un cheveu humain. Dans une série d'observations et d'expériences, des ingénieurs de l'Université Brown et en Corée ont découvert des propriétés inhabituelles dans les rides et les plis à l'échelle nanométrique. Les chercheurs rapportent que les rides créées sur les films ultra-fins cachent de longues ondes qui s'allongent même lorsque le film est compressé. L'équipe a également découvert que lorsque des plis se forment dans de tels films, des nanocanaux fermés apparaissent sous la surface, comme des milliers de super-petites pipes.

"Les rides sont partout dans la science, " dit Kyung-Suk Kim, professeur d'ingénierie à Brown et auteur correspondant de l'article publié dans la revue Actes de la Royal Society A . "Mais ils détiennent certains secrets. Avec cette étude, nous avons trouvé mathématiquement comment les espacements de plis d'une feuille mince sont déterminés sur un substrat mou largement déformé et comment les plis évoluent en plis réguliers.

Les rides se forment lorsqu'une feuille mince et rigide est bouclée sur une base molle ou dans un environnement mou. Ce sont des précurseurs de plis réguliers :Lorsque la feuille est suffisamment comprimée, les rides sont si rapprochées qu'elles forment des plis. Les plis sont intéressants pour les fabricants, car ils peuvent s'adapter à une grande surface d'une feuille dans un espace fini.

Kim et son équipe ont déposé des feuilles de film nanogranulaire d'or allant de 20 à 80 nanomètres d'épaisseur sur un substrat caoutchouteux couramment utilisé dans l'industrie de la microélectronique. Les chercheurs ont compressé le film, créant des rides et examiné leurs propriétés. Comme dans les études précédentes, ils ont vu des rides primaires avec de courtes périodicités, la distance entre les pics ou les vallées des rides individuelles. Mais Kim et ses collègues ont découvert un deuxième type de ride, avec une périodicité beaucoup plus longue que les rides primaires - comme une longue onde cachée. Alors que les chercheurs compressaient le film nanogranulaire d'or, la périodicité des rides primaires a diminué, comme prévu. Mais la périodicité entre les longues ondes cachées, que le groupe a étiquetées rides secondaires, allongé.

"Nous avons pensé que c'était étrange, ", a déclaré Kim.

Cela est devenu encore plus étrange lorsque le groupe a formé des plis dans les feuilles nanogranulaires d'or. À la surface, tout paraissait normal. Les plis ont été créés au fur et à mesure que les pics des rides voisines se rapprochaient si près qu'ils se touchaient. Mais l'équipe de recherche a calculé que ces plis, si allongé, ne correspondait pas à la longueur du film avant qu'il ne soit compressé. Un morceau de la surface du film d'origine n'a pas été pris en compte, "comme s'il avait été enterré, ", a déclaré Kim.

En effet, il a été, sous forme de canaux fermés de taille nanométrique. Chercheurs précédents, en utilisant la microscopie à force atomique qui balaye la surface du film, n'avait pas pu voir les canaux enfouis. Le groupe de Kim s'est tourné vers des faisceaux d'ions focalisés pour extraire une coupe transversale du film. Là, en dessous de la surface, étaient des rangées de canaux fermés, environ 50 à quelques 100 nanomètres de diamètre. "Ils étaient cachés, ", a déclaré Kim. "Nous avons été les premiers à couper (le film) et à voir qu'il y avait des chaînes en dessous."

Les nano-canaux fermés sont importants car ils pourraient être utilisés pour canaliser des liquides, des médicaments sur les patchs pour traiter des maladies ou des infections, à l'eau propre et à la récupération d'énergie, comme une pompe hydraulique microscopique.