Percée dans les matériaux non vivants —


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  • Des chercheurs du laboratoire Eelkema ont découvert un nouveau processus qui utilise du carburant pour contrôler les matériaux non vivants, similaire à ce que font les cellules vivantes. Le cycle de réaction peut facilement être appliqué à une large gamme de matériaux et sa vitesse peut être contrôlée – une percée dans le domaine émergent de ces réactions. La découverte est un pas vers la robotique douce ; des machines douces capables de détecter ce qui se passe dans leur environnement et de réagir en conséquence. Les chimistes ont publié leurs découvertes dans Communication Nature le mois dernier.

    Le chimiste Rienk Eelkema et son groupe tentent d’imiter la nature, en particulier les réactions chimiques dans les cellules vivantes qui fournissent le carburant pour contrôler la cellule. La boîte à outils de réactions qui entraînent les matériaux non vivants de la même manière est limitée, explique Eelkema. « Jusqu’à présent, il n’y a qu’environ cinq types de réactions largement utilisées par les chercheurs. Ces réactions présentent deux inconvénients majeurs : leur vitesse est difficile à contrôler et elles ne fonctionnent que sur un ensemble spécifique de molécules. » Eelkema et le doctorant Benjamin Klemm, auteur principal de la publication, ont découvert un nouveau type de réaction dont la vitesse peut être contrôlée efficacement et qui fonctionne également sur une large gamme de matériaux.

    Gel gonflant

    « L’essence du cycle de réaction est qu’il peut basculer entre une particule non chargée et une particule chargée en y ajoutant un combustible chimique », explique Eelkema. « Cela nous permet de charger des matériaux et donc de modifier les structures de ces matériaux, car des charges égales se repoussent et des charges différentes s’attirent. Le type et la quantité de carburant déterminent la vitesse de réaction, et donc la durée d’une charge et donc d’une charge donnée. structure existe. » Les chercheurs ont utilisé leur cycle de réaction pour charger un hydrogel, par exemple, après quoi les charges se sont repoussées et le gel a commencé à gonfler.

    Robots mous

    Le cycle des réactions chimiques pourrait être utile pour construire des robots mous : de petits appareils qui sont physiquement mous, comme notre peau et nos tissus, et qui peuvent remplir des fonctions spécifiques. « Les robots mous existent déjà, par exemple les microparticules contrôlées de l’extérieur par des champs magnétiques ou électriques. Mais en fin de compte, vous voudriez qu’un robot soit capable de se contrôler : voir par lui-même où il se trouve et ce qui se passe, puis réagir en conséquence », dit Eelkema. « Vous pouvez programmer notre cycle dans une particule à l’avance, puis le laisser tranquille, et il remplit sa fonction indépendamment dès qu’il rencontre un signal pour le faire. »

    La prochaine étape d’Eelkema consiste à lier le processus à l’environnement en y ajoutant un traitement du signal : « Par exemple, une particule de polymère pourrait contenir certains composants d’un tel cycle. Lorsqu’elle rencontre la dernière partie de la réaction, le cycle est terminé, servant comme un signal pour se désintégrer ou gonfler, par exemple. »

    La définition de la vie

    Les cellules humaines ou d’autres organismes ont besoin d’énergie pour diverses fonctions : se déplacer, sentir que quelque chose se passe ou se diviser. « C’est aussi la raison pour laquelle nous, les humains, avons besoin de manger », explique Eelkema. « Cette liaison de l’énergie à la fonction se fait par des réactions chimiques et est ce qui définit les êtres vivants. Elle permet aux cellules de contrôler quand et où les structures se forment ou les processus ont lieu, localement et pour un temps limité. »

    En revanche, les matériaux non vivants peuvent exister éternellement et fonctionner sans apport d’énergie. Jusqu’à il y a dix ans, aucun processus ne pouvait utiliser un combustible chimique pour provoquer des interactions dans des matériaux non vivants. Eelkema : « Nous avons introduit cela ici à Delft, ainsi que quelques autres endroits, et depuis lors, le champ a explosé. »

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université de technologie de Delft. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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