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Quand des virus se comportent comme des particules à répulsion de « cœur dur » : rôle de l’entropie dans les phénomènes d’auto-organisation

Quand des virus se comportent comme des particules à répulsion de « cœur dur » : rôle de l'entropie dans les phénomènes d'auto-organisation

Un chercheur du Centre de Recherche Paul-Pascal (CNRS) vient de montrer que des virus chargés en forme de filaments se comportent essentiellement comme des bâtonnets à répulsion de cœur dur. L’auto-organisation de ces virus dans les phases condensées est ainsi dominée par l’entropie. Ces résultats sont parus dans la revue Physical Review X le 23 juin 2014.

La répulsion de « cœur dur » ˗ ou quand deux objets ne peuvent pas s’interpénétrer ˗ est l’interaction la plus simple qu’on puisse imaginer. Elle a largement été utilisée en physique et en chimie de la matière condensée comme paradigme pour l’étude de l’auto-organisation. En effet, si l’absence d’interactions attractives pour induire des structures ordonnées peut de prime abord apparaître contre-intuitive, des billes sphériques, appelées alors sphères dures, peuvent cristalliser et ce uniquement sous l’effet du volume libre associé à l’entropie.

Etendant cette idée à des particules non-sphériques, le chercheur bordelais a utilisé des virus chargés en forme de filament comme systèmes de bâtonnets colloïdaux modèles, grâce leur uniformité en forme et en taille. Il a réussi à rendre compte de leur répulsion électrostatique via une charge renormalisée et un diamètre effectif, montrant ainsi que ces virus se comportent essentiellement comme des bâtonnets à répulsion de cœur dur. L’auto-organisation de ces virus est ainsi dominée par l’entropie, et ce jusque dans les régimes les plus denses des états mésomorphes cristal-liquides, où différentes morphologies de la phase lamellaire (ou smectique) ont été découvertes.

Combiné à leurs propriétés d’être visualisés, manipulés et fonctionnalisés à l’échelle de la particule individuelle, ces virus s’apparentent à des systèmes colloïdaux modèles permettant ainsi de mettre en évidence les principes fondamentaux de la thermodynamique de systèmes atomiques et moléculaires plus complexes.

Phase lamellaire obtenue dans des suspensions aqueuses de virus chargés en forme de filament (représentés schématiquement, sans être à l’échelle), observée en microscopie à contraste interférentiel différentiel. La périodicité lamellaire (ou smectique) est d’environ 1 µm.

© Eric Grelet

Référence

Eric Grelet
Hard-Rod Behavior in Dense Mesophases of Semiflexible and Rigid Charged Viruses
Physical Review X 23 juin 2014
http://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.4.021053

Contact chercheur

Eric Grelet, Centre de recherche Paul-Pascal – Pessac
Courriel : grelet@crpp-bordeaux.cnrs.fr
Tél. : 05 56 84 56 13

Article paru sur le site de l’Institut de chimie

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin , Jonathan Rangapanaiken