Faire nager des microparticules métalliques dans de l’eau et contrôler leur trajectoire ne semble a priori ni difficile ni très utile. En y parvenant, les chercheurs du GRASP (Group for Research and Applications in Statistical Physics) de l’Université de Liège ont pourtant réalisé une authentique prouesse, qui ne restera sans doute pas sans applications. 

Depuis une dizaine d’années, beaucoup de laboratoires essaient de réaliser des micronageurs, c’est-à-dire des structures microscopiques capables de se déplacer dans un fluide et contrôlables. Le but est d’imiter le mouvement des bactéries ou des spermatozoïdes pour, par exemple, transporter des molécules dans des vaisseaux du corps humain. Même si les expériences liégeoises ne sont pas conçues dans cet objectif puisqu’elles se situent à l’interface fluide-air et non à l’intérieur d’un canal. Mais elles sont par exemple directement applicables pour manipuler du matériel biologique sous microscope par exemple.

A propos du GRASP  

Le GRASP (Group for Research and Applications in Statistical Physics) a été créé en 1999 par Nicolas Vandewalle au sein du département de physique de l’Université de Liège dans le but d’étudier les phénomènes dits chaotiques ou non-linéaires qui se produisent au sein de mousses, de fluides, de tas de grains, etc. On lui doit des publications majeures basées sur des expériences souvent spectaculaires mais qu’unit une apparente simplicité. Car c’est là une caractéristique de ce laboratoire : parvenir à dégager des lois physiques très complexes avec des outils simples, sans appareils sophistiqués ou conditions extrêmes. « Les résultats auxquels nous sommes parvenus avec nos micronageurs, explique Nicolas Vandewalle, n’ont été possibles que parce que je m’intéresse beaucoup à l’auto-assemblage, façon dont des petites particules, des petits objets vont se coller les uns aux autres pour former des structures spécifiques, sans aide extérieure, mais simplement à l’aide d’interactions entre ces objets. Nous n’avons pas la capacité  (cela prendrait trop de temps et de moyens) de construire des microrobots, des micromoteurs pièce par pièce mais l’auto-assemblage permet de contourner cette difficulté puisque les objets ainsi créés ont la capacité de fonctionner comme des structures très complexes, par exemple un micromoteur. On s’est d’abord intéressé à des objets qui se baladent le long d’une interface pour se coller les uns aux autres. Puis on s’est rendu compte que si on induisait des interactions variables dans le temps, on pouvait faire danser ces objets : on se rapprochait tout doucement de ce qui se passe dans le vivant ! »

(1) Grosjean, G. et al. Remote control of self-assembled microswimmers,  Sci. Rep. 5, 16035 ; doi :10.1038/srep16035 (2015).