Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Catégories
Techniques
Sciences
Encore plus...
Techno-Science.net
Gearbest Page Spécial sur les nouveaux clients, Grande Réduction @GearBest! promotion
Photo Mystérieuse

Que représente
cette image ?
Posté par Redbran le Vendredi 12/05/2017 à 00:00
De la lumière et des algues pour maitriser les écoulements
Si certaines algues dérivent en fonction du courant, d'autres sont capables de contrôler les flots. Des chercheurs du laboratoire Matière et systèmes complexes se sont ainsi servis d'une algue microscopique et de lumière pour maîtriser des écoulements de fluides. Ils ont pour cela détourné la capacité du micro-organisme à migrer en fonction de l'éclairage. Ces travaux sont publiés dans Nature Physics.


© Julien Dervaux et Philippe Brunet
Un faisceau laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de...) vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est axée...), représenté dans l'image par un cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale distance d'un point nommé centre. La valeur de cette distance est...) en pointillé, est dirigé au centre d'une suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. Le fait de suspendre un objet ...) d'algues. Ces dernières sont attirées par la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de...) et viennent se concentrer sous le laser, formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque voyelle se caractérise par son timbre...) les zones grises foncées sur la partie droite de l'image. Cette accumulation d'algues conduit à modifier localement la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau...) du liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.), qui devient plus "dense". Sous l'effet de la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), ce liquide dense va s'effondrer et créer des écoulements dans la suspension. Ces écoulements de "bioconvection" peuvent être visualisés grâce à des traceurs fluorescents comme illustré sur la partie gauche de l'image.

L'algue (Les algues sont des êtres vivants capables de photosynthèse dont le cycle de vie se déroule généralement en milieu aquatique. Elles constituent une part très importante de la...) monocellulaire Chlamydomonas reinhardtii s'approche de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) en fonction de la lumière. Celle-ci l'attire jusqu'à un certain seuil, puis la fait fuir quand elle est trop intense. Lorsque l'algue est présente en très grandes concentrations, cette nage collective parvient à générer des écoulements dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Des chercheurs du laboratoire Matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état...) et systèmes complexes (MSC, CNRS/Université Paris-Diderot) ont exploité ce phénomène pour contrôler les fluides à des échelles centimétriques: ces écoulements sont mille fois plus grands que les cellules qui les génèrent et plus rapides que leur vitesse (On distingue :) de nage.

L'astuce réside dans le fait que Chlamydomonas reinhardtii adapte son allure à l'intensité lumineuse, ce qui permet d'ajuster finement sa migration dans un liquide. Les chercheurs attirent assez de ces algues dans une zone ciblée pour augmenter leur concentration d'un facteur 50. Elles finissent par être tellement nombreuses qu'elles modifient la densité de l'eau de manière très localisée. Cette différence avec le reste du liquide provoque des écoulements sur quelques centimètres, de la même manière que se forment les courants d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser...) dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). Avec une vitesse de 100 microns/s, ils peuvent piéger et déplacer des objets millimétriques flottant en surface.

Ces travaux permettent de mieux comprendre des phénomènes tels que les efflorescences d'algues vertes et la migration verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) jour/nuit du plancton (Homère désignait les animaux errant à la surface des flots par plankton, du grec ancien πλαγκτός /...). Ils trouvent également des applications pour mélanger et récolter les suspensions des bioréacteurs, des cuves où des micro-organismes sont accumulés pour produire de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) ou des molécules rares.


© MSC (En France un MSc est un diplôme d’enseignement supérieur accrédité par la Conférence des grandes écoles.)
Les écoulements crées par les algues sous l'effet de la lumière permettent d'entrainer des petits objets flottants. Cette vidéo montre par exemple qu'il est possible de manipuler une petite bille de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est...) creuse en déplaçant la position de la source lumineuse.

Références:
Light-controlled flows in active fluids
J. Dervaux, M. Capellazzi Resta and P. Brunet
Nature Physics, octobre 2016
DOI: 10.1038/NPHYS3926

Contact chercheur:
Julien Dervaux – MSC

Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
Source: CNRS-INSIS