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Morphogénèse artificielle : matériaux à croissance de forme programmée

ActualitéClassé sous :chimie , morphogenèse , polymère

Le monde du vivant présente une surprenante variété de formes, surtout si l'on pense aux plantes et aux animaux marins. Les processus de morphogenèses exécutant un programme fascinent l'homme depuis longtemps comme on peut le voir à la lecture des ouvrages d'Aristote. L'homme pouvait-il imiter les processus naturels à l'origine des formes des méduses et des orchidées ?

Une feuille de polymère peut prendre spontanément une forme pré-programmée sous l'action d'une petite élévation de température (Crédit :Hebrew University).

Eran Sharon, Yael Klein et Efi Efrati de l'Hebrew University of Jerusalem Racah Institute of Physics ont pensé que oui, et comme personne ne leur avait dit que c'était impossible ils l’ont fait.

Pour cela, il faut procéder à la synthèse d'un gel de polymères dont la densité varie de place en place. On obtient alors une sorte de disque plat ressemblant à une méduse gélatineuse sur la plage.

Sous l'action d'une élévation de température, au-delà de 33° C, le gel de polymères se contracte mais les contrastes de densité imposent alors des contraintes quant à la forme que peut prendre le système.

De plus, en utilisant un cocktail de polymères approprié, variant en densité et composition dans le disque, on peut pré-programmer à l'avance toutes sortes de figures, comme des hémisphères, des sombreros et même la structure ondulée faisant penser à une véritable méduse que l'on peut voir sur la photo ci-dessous.

Comme l'expliquent les auteurs, de tels matériaux programmables et auto-ajustables en fonction de la température pourraient avoir des applications intéressantes en optique, en médecine et selon les conditions climatiques. De plus, c'est un bon moyen pour faire des simulations pour comprendre un peu mieux les contraintes mécaniques qui s'imposent à la croissance des formes comme celles des fleurs.

De manière intéressante, la modélisation des contraintes mécaniques pour le gel de polymères fait intervenir la géométrie différentielle bien connue de ceux qui font de la relativité générale. Une belle preuve de plus de l'unité de la physique !

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