Les résultats de leurs travaux ont été publiés le 10 juillet dans la revue Physical Review X. En réalité, ces chercheurs n’ont pas construit un labyrinthe en tant qu’objet physique ; il s’agit plutôt d’une construction théorique. Une création assez fascinante qui pourrait trouver des applications assez inattendues comme… la capture du CO2. Comment un labyrinthe imaginaire pourrait-il donc nous aider pour lutter contre le réchauffement climatique ? C’est ce que nous allons voir ici.
Une ingénierie géométrique hors du commun
Ce labyrinthe s’appuie sur des concepts géométriques sophistiqués, comme les pavages d’Ammann-Beenker et les cycles Hamiltoniens. Pour comprendre toute la complexité de cette structure théorique, il convient d’appréhender ces notions un peu particulières.
Les pavages d’Ammann-Beenker sont des motifs de tuiles qui se répètent de manière très particulière. Imaginez que vous avez sous la main des tuiles de formes différentes, comme des losanges et des carrés, et que vous essayez de les placer sur le sol sans laisser d’espace vide. Ces pavages sont spéciaux parce qu’ils créent des motifs qui ne se répètent jamais exactement de la même façon, même lorsqu’on les étend à l’infini. On pourrait les comparer à un puzzle géant avec des règles très spécifiques pour assembler les pièces, mais qui ne forme jamais le même motif deux fois.
Ces motifs sont très semblables à ceux des quasi-cristaux présents à l’état naturel, un type de matériau dont les atomes sont arrangés de manière ordonnée, mais qui ne se répète jamais comme dans un cristal classique. L’aluminium-manganèse, l’aluminium-cobalt-nickel ou le silicium-gallium font partie des quasi-cristaux.
Pour ce qui est des cycles Hamiltoniens, ce sont des chemins ou des circuits dans un graphe (ou un réseau de points reliés par des lignes) qui visitent exactement chaque point une fois avant de revenir au point de départ.
Imaginez maintenant un jeu où vous avez devant vous un certain nombre de maisons et des routes les reliant entre elles. Un cycle Hamiltonien serait un itinéraire où vous traversez chaque maison une seule fois et où vous revenez à la maison de départ sans repasser par aucune maison déjà visitée.
Les scientifiques ont donc combiné les pavages d’Ammann-Beenker pour créer des motifs complexes sans répétition et les cycles Hamiltoniens pour s’assurer que chaque point du labyrinthe est visité une seule fois, aboutissant ainsi à une structure théorique d’une complexité inégalée.
Quelles applications ?
Les quasi-cristaux, socle de ce dédale d’une complexité inouïe, s’avèrent d’une rareté extrême. Trois seulement ont été trouvés dans une météorite sibérienne, tandis que le premier spécimen artificiel naquit fortuitement lors d’un essai nucléaire en 1945.
Pour concevoir ce labyrinthe, les scientifiques ont appliqué un cycle Hamiltonien sur un quasi-cristal, visitant chaque atome une unique fois. Baptisés « fractals », ces labyrinthes pourraient receler des propriétés inattendues, notamment en matière d’adsorption.
Contrairement à l’absorption où les molécules se dissolvent, l’adsorption les voit adhérer à une surface. Certains de ces fractals démontrent une remarquable efficacité pour capter le dioxyde de carbone. Au-delà du défi intellectuel qu’ils représentent, ces labyrinthes pourraient donc offrir une solution novatrice pour réduire la concentration atmosphérique de CO2, contribuant ainsi à la lutte contre le dérèglement climatique.
- Des scientifiques ont créé un labyrinthe théorique complexe basé sur des concepts géométriques sophistiqués.
- Ce labyrinthe utilise des motifs comparables aux quasi-cristaux.
- Ce type de structure pourrait s’avérer utile pour capturer le CO2 dans notre atmosphère.
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