Chloé Moreau
Depuis le milieu des années 1600, les chimistes sont fascinés par les constructions ressemblant à des coraux aux couleurs vives qui se forment en mélangeant des sels métalliques dans une petite bouteille.
Jusqu’à présent, les chercheurs n’ont pas été en mesure de modéliser le fonctionnement de ces constructions tubulaires d’une simplicité trompeuse, appelées jardins chimiques, ainsi que les modèles et les règles qui régissent leur development.
Des chercheurs de la Florida State University présentent un modèle qui explique remark ces structures se développent vers le haut, forment différentes formes et comment elles passent d’un matériau versatile et vehicle-cicatrisant à un matériau as well as cassant.
“Dans un contexte de matériaux, c’est très intéressant”, a déclaré Oliver Steinbock, professeur de chimie et de biochimie à la FSU. “Ils ne poussent pas comme des cristaux. Un cristal a de jolis angles vifs et se développe atome par couche d’atomes. Et lorsqu’un trou se produit dans un jardin chimique, il s’auto-guérit. Ce sont vraiment les premières étapes pour apprendre à fabriquer des matériaux qui peuvent se reconfigurer et se réparer.”
En règle générale, les jardins chimiques se forment lorsque des particules de sel métallique sont placées dans une remedy de silicate. Le sel de dissolution réagit avec la answer pour créer une membrane semi-perméable qui s’éjecte vers le haut dans la resolution, créant une structure d’aspect biologique, semblable au corail.
Les scientifiques ont observé les jardins chimiques pour la première fois en 1646 et pendant des années ont été fascinés par leurs formations intéressantes. La chimie est liée à la formation d’évents hydrothermaux et à la corrosion des surfaces en acier où des tubes insolubles peuvent se former.
“Les gens ont réalisé que c’étaient des choses étranges”, a déclaré Steinbock. “Ils ont une très longue histoire en chimie. C’est devenu plus une expérience de démonstration, mais au cours des 10 à 20 dernières années, les scientifiques se sont à nouveau intéressés à eux.”
L’inspiration pour le modèle mathématique développé par Steinbock, avec le chercheur postdoctoral Bruno Batista et l’étudiant diplômé Amari Morris, est location d’expériences qui injectaient régulièrement une resolution saline dans un in addition grand volume de alternative de silicate entre deux plaques horizontales. Celles-ci ont montré des modes de croissance distincts et que le matériau était initialement extensible, mais en vieillissant, le matériau devient as well as rigide et a tendance à se casser.
Le confinement entre deux couches a permis aux chercheurs de simuler un specified nombre de modèles de formes différentes, certains ressemblant à des fleurs, des cheveux, des spirales et des vers.
Dans leur modèle, les chercheurs ont décrit comment ces modèles émergent au cours du développement du jardin chimique. La composition chimique des methods salines peut varier considérablement, mais leur modèle explique l’universalité de la development.
Par exemple, les motifs peuvent être constitués de particules lâches, de membranes pliées ou de filaments car-extensibles. Le modèle a également validé les observations selon lesquelles les membranes fraîches se dilatent en réponse aux microbrèches, démontrant les capacités d’auto-guérison du matériau.
“La bonne chose que nous avons eue, c’est que nous sommes entrés dans l’essence de ce qui est nécessaire pour décrire la forme et la croissance des jardins chimiques”, a déclaré Batista.
