La mousse idéale: une première expérimentale

De la mousse de Weaire-Phelan qui a une structure idéale de bulles dans la mousse de savon liquide a été créée pour la première fois expérimentalement dans un laboratoire de Trinity College Dublin (TCD). Cette mousse idéale, qui a des bulles d'égale grandeur et de plus basse énergie, avait été imaginée en 1993 par le Professeur Denis Weaire et son étudiant en doctorat Robert Phelan à TCD et jusqu'à présent, elle s'était révélée irréalisable. Cette structure hypothétique était devenue célèbre grâce à l'architecture basée sur la structure de Weaire-Phelan du centre national de natation de Pékin (ou "Cube d'Eau"), lieu des Jeux Olympiques d'été de 2008.

C'est l'irlandais Lord Kelvin qui avait soulevé le problème en 1887 en recherchant quelle était la structure idéale ou de plus basse énergie d'une mousse liquide, il avait conclu qu'il devait s'agir d'une structure cristalline simple. Cette hypothèse avait été contredite par la découverte d'une autre structure de mousse d'énergie inférieure par Weaire et Phelan, par le biais d'une simulation utilisant un logiciel créé par le Professeur Kenneth Brakke de la Susquehanna University aux Etats-Unis. La structure de Weaire-Phelan utilise deux formes différentes de bulle, dont les deux sont de grandeurs et de volumes égaux, un dodécaèdre avec des faces pentagonales et un tétrakaidécaèdre avec deux faces hexagonales et douze pentagonales.

Cette structure a été créée expérimentalement par Dr Ruggero Gabbrielli, un postdoctorant de l'université de Trente en visite au TCD. Il a établi que les échecs précédents pour produire cette mousse étaient dus à la forme des récipients utilisés ; il a alors conçu le "Brakke", un réceptacle dont la forme des parois permet de loger les bulles de Weaire-Phelan. Cette expérience a été faite au laboratoire CRANN de TCD et s'est révélée concluante dès l'introduction de bulles de la bonne taille.

A l'avenir, cette structure pourrait trouver des applications sous sa forme solide dans les filtres chimiques, les échangeurs de chaleur et les composants optiques.

La publication signalant la fabrication de la structure de Weaire-Phelan a été faite dans Philosophical Magazine Letters, journal dans lequel tant Kelvin, en 1887, que Weaire et Phelan, en 1993, avaient publié leurs travaux sur la structure de mousse idéale.