Rugosité, la présence d'irrégularités sur une surface, est généralement associé à un mouvement plus lent et à une adhérence. Ceci est vrai à différentes échelles de longueur :à taille humaine (1 mètre), il faut plus de temps pour marcher le long d'un chemin qui monte et descend, plutôt que de marcher sur une route plate. A la taille d'objets plus petits (1/100 - 1/1000 mètre), Les Italiens utilisent des formes de pâtes avec une surface rugueuse, par exemple. rigatonis, pour faire de meilleures surfaces adhésives pour la sauce tomate et le fromage. Jusqu'à maintenant, cependant, aucune expérience n'a pu tester si le comportement des molécules suit réellement la même tendance observée à l'échelle humaine.

Maintenant, écrit dans Lettres d'examen physique , Cristian Rodriguez-Tinoco et une équipe de la Faculté des sciences de l'Université libre de Bruxelles (ULB) dirigée par Simone Napolitano montrent que les grosses molécules se déplacent en fait plus rapidement à proximité de surfaces plus rugueuses à l'échelle nanométrique. Leurs expériences démontrent clairement que la croyance commune selon laquelle les irrégularités de surface permettent aux molécules de mieux coller sur une surface est en fait fausse. Lorsque la taille de la rugosité de surface, c'est la distance moyenne entre les minuscules collines et vallées présentes à la surface d'un matériau, est réduit à quelques nanomètres (1 nm =un milliardième de mètre), molécules de P4ClS, un type de polymère, commencer à aller plus vite.

Détecter le mouvement moléculaire n'est pas facile :les molécules se déplacent rapidement (jusqu'à 1 million ou plus de mouvements par seconde) et leurs déplacements sont trop petits pour être observés au microscope. Réaliser de telles expériences sur une surface rugueuse est encore plus compliqué, en raison de son caractère irrégulier et des difficultés d'ajustement de la taille et de la répartition des irrégularités de surface. L'équipe de l'ULB a pu former une surface rugueuse sur l'aluminium en évaporant le métal de manière contrôlée. Pour mesurer la vitesse à laquelle les molécules se déplacent, les chercheurs ont appliqué des champs électriques faibles et enregistré la rapidité avec laquelle les molécules répondent au stimulus.

Étonnamment, l'équipe a remarqué que les molécules présentes à proximité d'un substrat rugueux se comportent comme si elles étaient entourées de moins de voisins, ce qui explique pourquoi ils accélèrent au lieu de ralentir. Cette tendance est en désaccord avec les prédictions des simulations informatiques, qui proposent que les molécules se déplacent plus lentement près d'une zone rugueuse. Contrairement aux hypothèses des simulations, les molécules de polymère ne reposent pas près d'un substrat rugueux. En raison de la manière dont ces molécules ont tendance à s'organiser dans l'espace, ils préfèrent s'éloigner des aspérités. Les quelques molécules présentes à proximité des aspérités forment moins de contact avec la paroi, peut profiter de plus de volume gratuit et, par conséquent, ils bougent plus vite.

En partageant leurs résultats avec un groupe de théoriciens du Dartmouth College (USA) dirigé par Jane Lipson, l'équipe de l'ULB a pu trouver un lien fort entre l'organisation des collines et des vallées sur une surface rugueuse et le mouvement des molécules. Les théoriciens ont montré qu'une très faible variation du volume libre autour d'une molécule induit une formidable augmentation de la mobilité, et les prédictions de leurs calculs sont en parfait accord avec les expériences.

Cet article montre que la manière actuelle dont nous pensons aux interfaces n'est pas valide. Cette nouvelle tendance moléculaire observée a donc un impact énorme au niveau de la science fondamentale. Les travaux de l'équipe de l'ULB pourraient être exploités sur un grand nombre d'applications. Pendant près d'une décennie, plusieurs groupes de recherche ont montré que les propriétés de nombreux revêtements minces, tels que l'écoulement, la capacité de retenir ou de repousser l'eau, la vitesse de formation des cristaux - dépend du nombre de contacts entre un film et son substrat support. Jusqu'à maintenant, pour modifier ce nombre il a fallu changer le type de molécules à l'interface, impliquant souvent des réactions chimiques complexes. Ces résultats montrent qu'il est possible d'adapter les performances des nanomatériaux en modifiant simplement la rugosité de la surface. Cette méthode, Par conséquent, permet de contrôler une couche de polymère sans la toucher, comme en utilisant une télécommande !