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Course d’obstacles: les molécules nanométriques sont plus rapides

Publié le 17 janvier 2020 Mis à jour le 17 janvier 2020

Contrairement à ce que l’on pourrait penser, les molécules bougent plus vite à proximité d’une surface irrégulière. À l’échelle nanométrique, du moins…

"Un long parcours semé d’embûches" : notre langage en est témoin, la rugosité est souvent associée à une lenteur de mouvement ainsi qu’à l’adhérence. On prend en effet plus de temps à parcourir une route irrégulière qu’un chemin plane, tandis que les pâtes texturées sont connues pour mieux accrocher la sauce du plat.

Ce constat n’est cependant pas valable lorsque l’on regarde des objets nanométriques, mesurant un milliardième de millimètre. C’est le constat avancé dans Physical Review Letters par une équipe de chercheurs dirigée par Simone Napolitano (Département de Physique, Faculté des Sciences).

Cristian Rodriguez-Tinoco et ses collègues ont étudié la vitesse de réaction de polymères à des champs électriques, sur une surface d’aluminium présentant des rugosités nanométriques.

Et leur constat est clair: à cette échelle, les larges molécules de polymères semblent se mouvoir plus vite à proximité de la surface rugueuse.

Comme expliquer ce phénomène, à l’opposé des simulations numériques actuelles ? Les chercheurs expliquent que le comportement des polymères les force à s’éloigner de la surface rugueuse. Les quelques molécules restant près des aspérités ont alors plus de place libre et, par conséquence, y bougent plus rapidement.

Grâce à une collaboration avec le Dartmouth College (USA), les chercheurs ont découvert que cette vélocité est fortement liée à l’organisation des aspérités du support. Sur cette base, ils ont été capables de définir un nouveau modèle numérique qui confirme les résultats expérimentaux.

Outre l’aspect fondamental, ces recherches permettront d’améliorer la conception de nanomatériaux :

il est en effet possible d’améliorer les propriétés diverses de ces matériaux en changeant simplement la rugosité de la surface, plutôt que d’utiliser des réactions chimiques complexes comme on le fait actuellement.

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