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Quand les particules les plus longues se déplacent le plus vite ou effet de la structure de l’environnement sur la diffusion brownienne.

A cause de l’agitation thermique, une particule dans l’eau se déplace de façon aléatoire. Ce « mouvement brownien » est très rapide et intense si la particule est petite. Au contraire, une grosse particule ( quelques µm) diffuse peu et lentement. Les protéines, macromolécules, nanoparticules, sont des exemples de particules browniennes. De nombreuses études portent sur les mouvements de ces particules dans des environnements denses et plus complexes qu’un fluide simple, tel que des membranes biologiques, des cristaux colloïdaux ou des systèmes vitreux. En conséquence, leurs mouvements de diffusion sont altérés, et beaucoup plus compliqués à décrire.

En dépit de cette complexité, on observe en général que les grandes particules diffusent plus lentement que les plus petites. Dans ce travail, nous nous intéressons au cas où le fluide hôte est un cristal liquide colloïdal structuré en lamelles. Nous montrons que de longs bâtonnets colloïdaux peuvent se déplacer plus rapidement que les particules hôtes, qui pourtant sont plus courtes. Ce résultat contre-intuitif repose sur la taille non-commensurable des particules dopantes avec celle de la matrice hôte, facilitant ainsi leur déplacement. Notre travail devrait donc stimuler des recherches plus approfondies pour la généralisation du concept mis en évidence ici et pour l’élaboration de particules « ultra-rapides » évoluant dans des environnements complexes avec des applications potentielles en biologie cellulaire et pour l’administration ciblée de médicaments.

Figure1 and Film 1 : Figure1 and Film 1 : Représentation schématique et images (vidéomicroscopie) de batônnets fluorescents longs (en rouge) et courts (en vert) au sein d’une phase lamellaire formée par les batônnets courts (en gris). La barre d’échelle indique 3 μm.

Film 2 : Analogie avec un parking où un camion, trop grand par rapport à un emplacement de voiture, dispose de ce fait de plus d’espace pour se déplacer.

Référence :

Fast diffusion of long guest rods in a lamellar phase of short host particles Phys. Rev. Lett. (2017)
Laura Alvarez, M. Paul Lettinga, and Eric Grelet

Article paru dans Physical Review Letters

L’information est sur le site de l’Institut de Chimie

L’information sera diffusée aux journalistes le 9 mai via la newsletter bimensuelle éditée par la direction de la communication et annoncée sur Twitter via le compte de l’INC https://twitter.com/inc_cnrs.

Article paru dans arXiv.org

Contact :

Mail : Eric Grelet
Tél : 05 56 84 56 13