Publié dans la revue Science, les travaux de chercheurs chinois ont permis de créer un nouveau filtre très efficace sur la base des travaux d'Alan Turing, le mathématicien qui avait cassé le code d'Enigma, la machine à encrypter les messages de l'Allemagne nazie.

Statue d'Alan Turing à Manchester
Statue d'Alan Turing à Manchester © Getty / Christopher Furlong

Sur les épaules des géants. C'est à la fois le titre d'un livre du célèbre Stephen Hawking et une phrase qu'aime à rappeler Jean-Claude Ameisen sur notre antenne, dans son émission, "Sur les épaules de Darwin".

Sur les épaules des géants, sur la base des travaux d'Alan Turing est donc né ce nouveau filtre inventé par des chercheurs chinois...  Alan Turing est  le chercheur britannique qui a cassé le code d'Enigma, la machine à coder les messages des allemands de la seconde guerre mondiale. 

Outre ses travaux en cryptologie , Alan Turing a travaillé  2 ans avant sa mort sur des questions de biologie mathématique. Il s’est interessé aux motifs répétitifs  qu’on trouve dans le vivant. Les rayures du zèbre, les taches du léopard,  les feuilles en étoile. En somme il s'est intéressé aux  " bases chimiques de la morphogenèse"  

S'inspirer des structures de Turing

Ce sont les lois qui déterminent la forme, la structure des tissus, des organes, des organismes. Alan Turing en a proposé un modèle mathématique. Selon lui, les structures en motifs s’expliquent par des processus physico chimiques , en l’occurrence la diffusion spatiales de deux substances chimiques qui interagissent en permanence. Si l'on cherche une image, pensons à l'eau et l'encre quand elles se mélanges. Une goutte d'encre versée dans un verre d'eau génère une tâche qui évolue spatialement. 

Chez le zèbre ou le léopard, le pelage naît de ce même processus de diffusion/réaction spatiale de 2 substances, sauf qu’évidemment il ne s'agit ni d'encre ou d'eau mais  d’autres molécules dont la mélanine. 

Ce processus de morphogénèse pour ces motifs type rayure du  zèbre s'appelle d'ailleurs désormais les "structures de Turing". 

Des spaghettis mélangés

C"est donc de  cette base que des chercheurs de l'Université de Zhejiang en Chine se sont inspirés pour leur système de filtration. Ils ont joué aux petits chimistes pour créer une membrane  en mettant en contact 2 substances différentes, antagonistes qui diffusent à des vitesses différentes. Cela a produit une structure de nanotubes entremêles avec motifs répétitifs. Imaginez ça comme une sorte de plat de spaghettis mélangés mais qui seraient mélangés avec art ! Et surtout infiniment petit. Il faut pour les voir un microscope à force atomique. 

Les structures de la membrane vue au microscope à force atomique
Les structures de la membrane vue au microscope à force atomique / Zhe Tan et al/ science

Les applications éventuelles de cette membrane pourrait être la filtration de l'eau. Les chercheurs ont testé leur innovation avec différents  sels. Le sel de table ne marche pas très bien. En revanche, joli succès pour le gros sel, le sulfate de magnésium 99% filtré ou encore le chlorure de magnésium, 50% du sel retenu. Selon eux,  ça reste  plus efficace que n'importe quel filtre conventionnel en nylon.  A raison de 125 litres d'eau filtrée chaque  heure par mètre carré de membrane, cela va 3 fois plus vite que les dispositifs actuels. 

Pourquoi ne pas utiliser ce filtre pour dessaler l'eau de mer ? En pré filtrage disent ces chercheurs. Pourquoi surtout ne pas l'appliquer en médecine. Pour créer des réseaux synthétiques de petits tubes, autrement dit de vaisseaux dans des organes artificiels ou de remplacement.

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