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Embouteillages sur puce

En étudiant des liquides actifs denses dans des géométries microfluidiques simples, Geyer et al ont démontré que des troupeaux de colloïdes autopropulsés arrêtent leurs mouvement collectifs en formant des embouteillages de plusieurs centaines de milliers d’individus. Ces embouteillages sont expliqué par une séparation de phase entre une liquide et un solide actif.

En motorisant des assemblées de plusieurs millions de particules colloïdales l’équipe de D. Bartolo étudient les mouvements collectifs émergeant au sein de populations de particules motiles. Les interactions hydrodynamiques et électrostatiques entre ces particules colloïdales autopropulsées les contraignent à s’auto-assembler en en des liquides capables de s’écouler spontanément. En étudiant des liquides actifs denses dans des géométries microfluidiques simples, Geyer et al ont démontré qu’à haute densité ces troupeaux de colloïdes actifs arrêtent collectivement leur écoulements. Ces embouteillages stoppant le mouvement de plusieurs milions de robots colloïdaux émergent au travers d’une transition de phase similaire à celle de la transition liquide-solide d’un liquide classique. En combinant expérience et théorie, en collaboration avec le groupe de J. Tailleurs de l’Université Paris Diderot, les chercheurs de l’ENS de Lyon ont démontré que cet arrêt brutal du mouvement collectif fournit le premiere exemple d’un phénomène conjecturé théoriquement il y plus de dix ans : une séparation de phase induite par la motilité. Au delà des spécificités du système synthétique de particules active utilisé au laboratoire, ces découvertes permettront de mieux comprendre our de mieux organiser la dynamique de flotte de robots autonomes, de colonies bactériennes et des troupeaux d’animaux dans la nature.

La séquence d’image illustre le phénomène mis en évidence par Geyer et al Un liquide actif capable de découler spontanément tourne dans une cavité circulaire. Cette séquence d’image monter comment un solide actif (zone sombre) nuclée, croit et se propage pour coexister avec un liquide en écoulement spontané. Diamètre du dispositif 3mm.

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