Du savon pour résoudre un labyrinthe, un phénomène naturel étonnant enfin expliqué
Des chercheurs du LMFA ont élucidé le secret de la résolution d'un labyrinthe par une bulle de savon. Les résultats sont publiés dans la revue Physical Review Letter.
Imaginez déposer une goutte de savon dans un labyrinthe rempli de liquide et la voir trouver, sans aide, le chemin jusqu'à la sortie. Après avoir mis en lumière en 2017 ce phénomène naturel étonnant, une équipe de recherche internationale menée par Julien Landel du Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique (LMFA - CNRS/École Centrale Lyon/INSA Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1) y a trouvé aujourd’hui une explication. La capacité du tensioactif – la molécule qui compose le savon – à trouver son chemin et à éviter les impasses résulte d’interactions subtiles avec de faibles quantités de tensioactifs déjà présentes dans le liquide qui compose le labyrinthe, comme la caséine du lait. Ces interactions créent un écoulement auto-organisé, qui a la connaissance de toute la géométrie du labyrinthe à l’instant même où la goutte touche la surface du liquide à l’entrée du labyrinthe. En combinant des modèles théoriques et des expériences en laboratoire, les chercheurs ont montré comment ces interactions dirigent la goutte de tensioactif vers la sortie, offrant une démonstration saisissante de résolution spontanée et naturelle du problème de résolution d’un labyrinthe.
Cette découverte va au-delà d’un simple tour de magie, car les principes fondamentaux à l’origine de ce phénomène, captés dans un modèle mathématique d’apparence très simple, pourraient s'appliquer dans un cadre plus large pour le transport de tensioactifs dans les milieux confinés. En particulier dans tous les réseaux ramifiés, comme le système pulmonaire. En effet, les tensioactifs sont utilisés dans le traitement de certaines maladies respiratoires comme le syndrome de détresse respiratoire aiguë, qui présente un taux de mortalité élevé. Ils peuvent transporter des substances thérapeutiques jusqu'au fond des poumons, dans les alvéoles, où elles ont une meilleure efficacité. Les résultats de cette étude pourraient ainsi aider les scientifiques à mieux comprendre comment les médicaments ou les nutriments se dispersent efficacement à travers des réseaux ramifiés, et inspirer de meilleures stratégies pour la distribution de médicaments ou le transport de fluides dans des systèmes complexes.
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(à gauche) Une goutte de savon résout un labyrinthe remplie de liquide. (à droite) Simulation reproduisant le phénomène en modélisant les interactions avec de faibles quantités de tensioactifs déjà présents dans le liquide.
Publication scientifique
Exogenous–Endogenous Surfactant Interaction Yields Heterogeneous Spreading in Complex Branching Networks, R. Mcnair, F. Temprano-Coleto, F.J. Peaudecerf, F. Gibou, P. Luzzatto-Fegiz, O. E. Jensen, and J. R. Landel. PRL (2025).
doi : https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.034001
