Grâce aux travaux des scientifiques du RIKEN Center for Emergent Matter Science et de leurs collaborateurs, les scientifiques sont sur le point de créer des dispositifs capables d'utiliser les mouvements microscopiques de manière coordonnée pour créer un mouvement cohérent à l'échelle macroscopique. Cela reproduit la façon dont les organismes vivants se déplacent d'une manière différente des dispositifs mécaniques fabriqués par l'homme.

Dans l'ouvrage, publié dans Nature Communications , les chercheurs ont utilisé des nanofeuilles de titane disposées dans une solution aqueuse pour créer une onde qui se propageait à travers le matériau, même si les nanofeuilles n'étaient pas attachées les unes aux autres. Ils ont également pu utiliser le mouvement coordonné pour transporter des microparticules avec l'onde. Le mouvement des muscles humains, par exemple, se déroule à travers un processus complexe, dans lequel les "moteurs moléculaires" individuels se déplacent de manière coordonnée. De même, le mouvement ondulatoire des cils, qui entraînent le mouvement des bactéries, peut se propager dans un milieu fluidique de manière bien contrôlée. En revanche, les machines artificielles qui nous entourent ont tendance à se déplacer grâce à un petit nombre d'éléments en mouvement. Par conséquent, les organismes vivants peuvent générer des mouvements fins et complexes à la demande, tandis que les moteurs ne peuvent répéter que des mouvements linéaires ou circulaires simples.

Dans l'étude actuelle, les chercheurs ont entrepris de créer un matériau artificiel qui pourrait recréer le mouvement des systèmes naturels. Concrètement, les chercheurs ont rapporté qu'environ dix milliards de nanofeuillets dispersés de manière colloïdale dans des milieux aqueux pourraient être amenés à fonctionner de manière cohérente pour générer une onde macroscopique se propageant dans un état de non-équilibre. Les nanofeuilles ont été initialement amenées à adopter une géométrie cofaciale avec une distance plan à plan large et uniforme d'environ 420 nanomètres. Essentiellement, ils ont été maintenus en place par la répulsion électrostatique compétitive et l'attraction de van der Waals entre les nanofeuilles chargées négativement. Lorsque les chercheurs ont affaibli la force répulsive en ajoutant des ions à la solution, les nanofeuilles se sont rapprochées à mesure que la répulsion s'affaiblissait. Cela a créé une vague qui s'est propagée à travers le matériau. L'onde était également capable de transporter des microparticules dans une direction et une vitesse uniformes.

Selon Koki Sano, le premier auteur de l'article, "C'était très excitant de voir les microparticules se déplacer réellement à travers le matériau. Nous savons que ce type de mouvement est très courant dans la nature, donc c'était vraiment un exploit de voir que nous pourrait en fait reproduire cela d'une manière ou d'une autre."

Yasuhiro Ishida de RIKEN CEMS, l'un des dirigeants du groupe de recherche, a déclaré :« Les chercheurs ont déjà essayé de reproduire la nature en créant un mouvement macroscopique en utilisant le mouvement coordonné de minuscules composants, mais cela semblait difficile à réaliser. Notre approche était différente en ce que le les unités individuelles n'étaient pas attachées par des liens mais plutôt maintenues en place par la compétition entre les forces attractives et répulsives. Nous espérons que cette découverte fournira un principe général pour concevoir une machine macroscopique à partir d'un grand nombre de composants minuscules. + Explorer plus loin

Un matériau métamorphe à base de matière inorganique