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Des métamatériaux aux propriétés étonnantes

(C) Tobias Frenzel

Les métamatériaux constituent un champ de recherche actif, en particulier dans les domaines de l'électromagnétisme et de la mécanique. L'objectif est de conférer à des matériaux des propriétés particulières, en particulier en ce qui concerne leur interaction avec des ondes électromagnétiques ou mécaniques (absorption, réflexion, etc.). La méthode utilisée consiste à concevoir et réaliser des matériaux ayant des structures qui leur confèrent ces propriétés, notamment l'invisibilité ! Ces structures sont généralement constitués par la répétition périodique de motifs de dimension inférieure à la longueur d’onde caractéristique du phénomène à contrôler (de la dizaine de nanomètres à plusieurs mètres selon le domaine considéré).

Un enseignant-chercheur de l'Université Bourgogne Franche-Comté au sein du l’institut FEMTO-ST, Muamer Kadic en collaboration avec des partenaires du Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ont ainsi obtenu un métamatériau doté d'une propriété mécanique étonnante. Cet assemblage synthétique réagit à une pression qui lui est imposée par un mouvement de torsion. Une réponse impossible dans un matériau continu naturel. La recette appliquée par Muamer Kadic et ses collègues : des motifs chiraux, c'est-à-dire non superposables à leur image dans un miroir, comme l'est la main (chiros, en grec), et une fabrication par impression laser 3D de précision micrométrique.

S’ajoutent à cette nouvelle propriété mécanique d’autres fonctionnalités propres à ce métamatériau telles que l’allégement structurel et l’accroissement de rigidité. Protéger des objets d’ondes mécaniques indésirables pourrait en être une application potentielle. 
Publié le 16 mars 2018

Source 
http://www.femto-st.fr/fr/L-institut/Actualite/?eid=395&y=2018

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Du plastique numérique
Une piste à l'étude pour stocker de l'information sur des polymères

Des chercheurs ont réussi à inscrire et lire plusieurs octets d'information stockés sur des polymères synthétiques. C'est-à-dire à une échelle 100 fois plus petite que celle des disques durs actuels.

La piste des plastiques numériques

Cela fait maintenant plusieurs années que l'on travaille à mettre au point des méthodes pour inscrire de l'information numérique sur des molécules, généralement des longues chaînes. Les travaux sont désormais bien avancés sur les molécules comme l'ADN ou l'ARN. Pour ce qui est des polymères synthétiques constituant des matières plastiques, les tentatives se sont heurtées à des difficultés pour la lecture de l'information. Des travaux menés au sein de deux instituts du CNRS (Institut Charles Sadron de Strasbourg et Institut de chimie radicalaire à Aix Marseille Université) pourraient changer la donne. En effet, les chimistes viennent de réussir à lire plusieurs octets d'information grâce à des techniques de spectrométrie de masse usuelles. Et c'est d'ailleurs un record du monde de lecture en terme de séquence moléculaire analysable par cette méthode.

Des bits 100 fois plus petits

Afin de lire et d'inscrire facilement des données sur un polymère, les chercheurs ont créé une molécule dont la structure était adaptée à leur objectif : coder de l'information sous forme binaire (0 ou 1), c'est-à-dire sous forme de bit, lequels sont regroupés par huit pour former un octet. Ils ont donc sélectionné deux monomères, chacun représentant le 1 ou le 0. Un bit moléculaire de ce type est cent fois plus petit qu'un bit inscrit sur un disque dur actuel. Tous les 8 monomères, il ont introduit un séparateur moléculaire (sous la forme d'une liaison NO-C). Et chaque octet est pourvu d'une « étiquette massique », une structure moléculaire dont la masse va servir de marqueur pour bien individualiser chaque octet et connaître sa place dans la séquence finale.

Grâce à cette conception, la lecture peut s'effectuer par spectrométrie de masse. Une première étape consiste à briser les liaisons des séparateurs, qui sont fragiles, pour diviser l'information en octets repérés grâce à leurs étiquettes massiques. Lors de la seconde étape, chaque "octet" subit une fragmentation classique de manière à déchiffrer la séquence de 8 monomères. Dans cette expérience, les chimistes avaient choisi de coder le mot « Sequence » en langage ASCII. Dans ce langage, utilisé pour les traitements de texte par exemple, chaque lettre ou signe est codé par un octet d'information.

Un record du monde prometteur ?

Bien sûr, on est encore très loin de disposer d'un disque dur à base de plastique numérique ! En effet, bien que la lecture de ce polymère par spectrométrie de masse, une technique de routine dans la chimie d'aujourd'hui, constitue un record du monde, ce record est encore très modeste : 8 octets déchiffrés seulement (contre des disques durs aujourd'hui qui stockent des gigaoctets couramment). D'autant que la lecture a dû se faire par une analyse manuelle des données numériques et a duré quelques heures ! Cependant, les chercheurs travaillent à un logiciel de lecture pour réduire ce temps à quelques millisecondes. Ils espèrent sous peu réussir à stocker plusieurs kilooctets grâce à des méthodes d'écriture robotisées et à un temps de lecture court. Ainsi, s'ouvrira réellement une nouvelle voie de stockage de l'information numérique. Et potentiellement plus facile à mettre en œuvre et plus stable que sur des biomolécules comme l'ADN. Pourquoi ? Parce qu'il n'y a pas besoin d'étapes préalables de digestion, purification ou séparation et que ces molécules sont stables dans le temps et peuvent être facilement stockées à des températures ambiantes.

Publié le 11/11/2017

Sophie Hoguin
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