C’est le labyrinthe le plus difficile de tous les temps : un chef-d’œuvre scientifique

Les résultats de leurs travaux ont été publiés le 10 juillet dans la revue Examen physique XEn réalité, ces chercheurs n’ont pas construit un labyrinthe en tant qu’objet physique ; Il s’agit plutôt d’une construction théorique. Une création plutôt fascinante qui pourrait trouver des applications plutôt inattendues comme… la capture du CO₂. Alors comment un labyrinthe imaginaire pourrait-il nous aider à lutter contre le réchauffement climatique ? C’est ce que nous allons voir ici.

Ingénierie géométrique extraordinaire

Ce labyrinthe est basé sur des concepts géométriques sophistiquéstels que les pavages d’Ammann-Beenker et les cycles hamiltoniensPour comprendre toute la complexité de cette structure théorique, il est nécessaire de saisir ces notions quelque peu particulières.

Les mosaïques d’Ammann-Beenker sont des motifs de carreaux qui se répètent d’une manière très particulière. Imaginez que vous avez des carreaux de différentes formes, comme des losanges et des carrés, et que vous essayez de les placer sur le sol sans laisser d’espaces vides. Ces mosaïques sont spéciales car elles créent des motifs qui ne se répètent jamais exactement de la même manière, même lorsqu’elles s’étendent à l’infini. On pourrait les comparer à un puzzle géant avec des règles très précises pour assembler les pièces, mais qui ne forme jamais deux fois le même motif.

Ces motifs sont très similaires à ceux des quasicristaux naturels, un type de matériau dont les atomes sont disposés de manière ordonnée, mais qui ne se répète jamais comme dans un cristal classiqueL’aluminium-manganèse, l’aluminium-cobalt-nickel ou le silicium-gallium font partie des quasicristaux.

Quant aux cycles hamiltoniens, ce sont des chemins ou des circuits dans un graphe (ou un réseau de points reliés par des lignes) qui visitent chaque point exactement une fois avant de revenir au point de départ.

Imaginez maintenant un jeu dans lequel vous avez un certain nombre de maisons devant vous et des routes les reliant. Un cycle hamiltonien serait un itinéraire où vous ne passeriez qu’une seule fois par maison et où vous revenez à la maison de départ sans passer par aucune des maisons déjà visitées.

Les scientifiques ont donc combiné des pavages d’Ammann-Beenker pour créer des motifs complexes sans répétition et des cycles hamiltoniens pour garantir que chaque point du labyrinthe ne soit visité qu’une seule fois, ce qui donne une structure théorique d’une complexité sans précédent.

Quelles applications ?

Les quasi-cristaux, base de ce labyrinthe incroyablement complexe, sont extrêmement rares. Seulement trois ont été retrouvés dans une météorite sibériennetandis que le premier spécimen artificiel est né accidentellement lors d’un essai nucléaire en 1945.

Pour concevoir ce labyrinthe, les scientifiques ont appliqué un cycle hamiltonien à un quasicristal, en visitant chaque atome une seule fois. Appelé « fractales « , ces labyrinthes pourraient cacher des propriétés inattendues, notamment en termes d’adsorption.

Contrairement à l’absorption où les molécules se dissolvent, l’adsorption les voit adhérer à une surface. Certaines de ces fractales démontrentefficacité remarquable dans la capture du dioxyde de carboneAu-delà du défi intellectuel qu’ils représentent, ces labyrinthes pourraient donc offrir une solution innovante pour réduire la concentration atmosphérique en CO₂contribuant ainsi à la lutte contre le changement climatique.

• Les scientifiques ont créé un labyrinthe théorique complexe basé sur des concepts géométriques sophistiqués.
• Ce labyrinthe utilise des motifs comparables aux quasicristaux.
• Ce type de structure pourrait s’avérer utile pour capturer le CO₂ dans notre atmosphère.

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