Ce matériau révolutionnaire flotte dans les airs sans énergie, la gravité ne l’affecte pas
Des chercheurs ont mis au point un matériau qui se moque de la gravité. Il est capable de flotter dans le vide sans avoir besoin d'une source d'énergie externe. Une avancée qui permettrait de mettre au point des capteurs ultrasensibles d'un nouveau genre.
La lévitation de la matière n'est pas de la science-fiction. Vous pouvez facilement arriver à faire flotter un objet dans les airs avec le matériel adéquat, sachant que des kits se vendent quelques dizaines d'euros en ligne. Le plus souvent, le phénomène se produit grâce à un champ magnétique : un source alimentée en énergie en crée un et l'aimant le repousse avec force, ce qui donne l'illusion qu'il n'est pas affecté par la gravité. C'est ce qui fait fonctionner les trains à sustentation magnétique, ou MagLev, par exemple. En revanche, parvenir à ce résultat “dans le vide”, sans avoir besoin de cette source d'énergie, est plus difficile.
Les équipes de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa (OIST) à Onna au Japon, spécialisé dans l'étude des matériaux en lévitation, ont pourtant réussi à le faire. Ils ont conçu une petite plaque composée essentiellement de graphite, la forme cristallisée du carbone que l'on retrouve dans les mines des crayons à papier par exemple. Le graphite est très diamagnétique, c'est-à-dire qu'il est fortement repoussé par des aimants. Ici, la plaque est recouverte de silice. Les chercheurs parviennent alors à s'affranchir de deux contraintes communes à ce genre de système.
Des scientifiques créent une plaque capable de flotter dans le vide sans source d'énergie externe
D'abord, ils n'ont pas besoin d'une plateforme alimentée par une source d'énergie externe. C'est ce que l'on voit sur la photo servant d'illustration à cet article : le plaque flotte une fois “posée” au dessus de 4 aimants mis côte à côte, sans rien d'autre. Vient ensuite le problème de la perte d'énergie. Pour servir de capteur, le matériau en lévitation doit être capable d'osciller. Mais il ne peut pas le faire indéfiniment. Les forces qui s'appliquent sur lui, principalement le champ magnétique qu'il traverse, le ralentit progressivement. Ce phénomène a d'ailleurs poussé à mettre de côté la lévitation magnétique dans la fabrication de capteurs avancés.
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Comme il est dû au fait que le graphite utilisé ici est conducteur d'électricité, la solution était de le rendre isolant à la place. Les chercheurs y sont parvenus grâce à un procédé chimique. Autrement dit : ils ont créé un matériau capable de flotter dans les airs sans avoir besoin d'énergie externe et d'osciller à vitesse constante sans jamais s'arrêter. Un vrai mouvement perpétuel. Il restait un dernier souci à régler, à savoir ralentir ce mouvement au maximum, ce qui est crucial pour la précision d'un capteur devant mesurer la gravité, l'accélération ou la force. Pour cela, ils ont cherché à refroidir la plaque.
Ce nouveau matériau pourrait servir à fabriquer des capteurs ultrasensibles et d'une précision extrême
“La chaleur provoque des mouvements, mais en surveillant continuellement et en fournissant un retour d'information au système en temps réel, sous la forme d'actions correctives, nous pouvons réduire ce mouvement. Le feedback ajuste le taux d'amortissement du système, c'est-à-dire la rapidité avec laquelle il perd de l'énergie. Ainsi, en contrôlant activement l'amortissement, nous réduisons l'énergie cinétique du système, ce qui le refroidi efficacement“, explique le professeur Jason Twamley, responsable de l'étude.
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Les applications sont très prometteuses : “si elle est suffisamment refroidie, notre plate-forme en lévitation pourrait surpasser même les gravimètres atomiques les plus sensibles développés à ce jour. Ce sont des instruments de pointe qui utilisent le comportement des atomes pour mesurer avec précision la gravité“.
Il reste encore des obstacles à franchir, mais l'équipe y travaille déjà. “Atteindre ce niveau de précision nécessite une ingénierie rigoureuse pour isoler la plate-forme des perturbations externes telles que les vibrations, les champs magnétiques et les bruits électriques. Nos travaux actuels se concentrent sur le perfectionnement de ces systèmes afin de libérer tout le potentiel de cette technologie“.
Source : Phys.org
