Le groupe Freigeist à TU Dresden, dirigé par la chimiste Dr Juliane Simmchen, a étudié un comportement impressionnant des micronageurs synthétiques :dès que les particules photocatalytiques quittent une zone éclairée, ils se retournent indépendamment et retournent dans la lumière. Cette observation prometteuse et son analyse ont été récemment publiées dans la revue scientifique Matière molle en tant qu'article « Enquêteur émergent ».

Le Dr Juliane Simmchen, boursière de la TU Dresden Freigeist, étudie avec son groupe de recherche junior multidisciplinaire le mouvement des micronageurs synthétiques dans les liquides. Son objectif est de permettre à ces microparticules inanimées de se déplacer d'elles-mêmes dans une certaine direction et ainsi, dans le futur, à utiliser dans la technologie des capteurs ou le nettoyage biologique. "Réellement, c'est un peu comme jouer à des jeux informatiques en laboratoire, " la chimiste décrit son travail de recherche extraordinaire dans une interview à la Fondation Volkswagen.

Le groupe Simmchen travaille avec les soi-disant "particules de Janus". Ceux-ci sont constitués d'un corps en dioxyde de titane avec deux faces revêtues différemment :une face avec une couche catalytiquement active de nickel et d'or, l'autre côté reste non traité. Le dioxyde de titane est utilisé comme agent de blanchiment, par exemple en peinture murale, mais il réagit aussi avec la lumière. Par conséquent, Les particules Janus sont photocatalytiques, ce qui signifie que dès que la lumière les frappe, des réactions chimiques se produisent qui déclenchent un mouvement.

Le groupe a maintenant observé et analysé un phénomène extrêmement inhabituel dans le mouvement des particules de Janus :dès que les particules quittent une zone éclairée du microscope, ils se retournent d'eux-mêmes et nagent en arrière, un comportement qui n'est en fait connu que des micro-organismes. Mais comment peut-on déclencher un comportement aussi complexe chez les micronageurs synthétiques ?

Le premier auteur Lukas Niese et le Dr Simmchen ont pu montrer que tant que les particules sont actives à la lumière, leur direction de nage est stabilisée par une combinaison d'effets physico-chimiques. Dès que les particules ne sont plus exposées à la lumière, il n'y a pas de conversion d'énergie et la direction du mouvement n'est plus stable. "Dans ce cas, " explique Lukas Niese, "le mouvement thermique naturel (mouvement brownien) s'installe. Cela fait virtuellement basculer les particules, puis ils retournent dans la zone exposée."

"Le fait que des effets aussi simples que le mouvement brownien puissent conduire à un comportement aussi complexe était assez étonnant et impressionnant, notamment en termes d'évolution et de développement des capacités. Nous pourrions utiliser cette propriété pour le contrôle ciblé de microrobots. Des applications sont envisageables dans lesquelles les particules filtrent et éliminent les polluants des liquides ou transportent des médicaments à travers le corps, et peut-être même des informations sur les transports, " dit le Dr Simmchen, expliquer l'importance de la découverte.