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Le GPS chimique !

En collaboration avec des hongrois, des japonais et des écossais, une équipe de chercheurs suisses, du laboratoire Céramiques hautes performances de l’Empa,a mis au point un navigateur pour trouver facilement des trajets sur une carte en utilisant les lois de la chimie et de la physique.

Le dispositif modélise la carte par un réseau, sous forme d’un labyrinthe, rempli d’une solution alcaline (voir figure). À sa sortie (l’emplacement que l’on recherche sur la carte), on dépose un bloc de gel imprégné d’un acide. Très rapidement l’acide se répartit dans le labyrinthe encore alcalin mais sa majeure partie reste toutefois dans le gel à la sortie. Si l’on place alors à l’autre bout du labyrinthe (l’endroit de départ) une poudre d’un colorant soluble celle-ci cherche automatiquement sa voie vers la sortie – soit l’endroit où la concentration d’acide est la plus élevée en traçant ainsi un trajet.

ChemGPS

Figure : Sur la carte (le labyrinthe) le trajet tracé par le colorant relie le point de départ (A) au point d’arrivée (B)

Ce phénomène physique est connu sous le nom de l’effet Marangoni, qui désigne les phénomènes d’écoulement apparaissant le long d’une interface air-liquide sous l’effet d’un gradient de tension superficielle. Cet effet est provoqué ici par le gradient de pH qui s’établit dans le labyrinthe (entre la solution alcaline et le gel d’acide). Grâce à ce gradient, le colorant se déplace en direction de la sortie en choisissant la voie la plus courte (vers l’acide) et en laissant une trace derrière lui. Il parcourt aussi les voies secondaires plus longues, maiscela avec une probabilité moindre et en laissant des traces moins marquées.

Ce calculateur analogique-chimique se distingue de son homologue digital (ordinateurs de navigation) par le fait qu’il trouve quasiment en parallèle toutes les variantes possibles de trajets, tandis qu’un ordinateur calcule, l’une après l’autre, chacune des possibilités.

Cette nouvelle méthode, purement chimique, pourrait être utilisée, à l’avenir, pour la planification des transports, pour des applications dans la recherche sur les réseaux, en neurologie, en psychologie et même en robotique.

Pour en savoir plus

www.empa.ch

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