Par Pesach Benson • 30 avril 2026
Jérusalem, 30 avril 2026 (TPS-IL) — Un mystère de la physique vieux d’un siècle se rapproche d’une résolution grâce à de nouvelles recherches qui éclairent la manière dont les liquides se transforment en solides rigides, semblables à du verre, sans changement structurel évident. Ces découvertes pourraient avoir un impact sur la production alimentaire, les gels, le ciment, et même la médecine.
Le phénomène, connu sous le nom de « transition vitreuse », affecte de nombreux matériaux du quotidien et industriels, des produits alimentaires aux peintures et gels, mais il a été difficile de prédire exactement quand un liquide en écoulement se raidit soudainement. Il a intrigué les scientifiques pendant plus de 100 ans, car les matériaux peuvent prendre un aspect solide tout en restant presque inchangés au niveau microscopique.
Une équipe de scientifiques israéliens et allemands a introduit une nouvelle méthode expérimentale pour observer la transition en suivant de minuscules particules intégrées dans le matériau. L’étude, menée par le professeur Haim Diamant et le professeur Yael Roichman de l’École de chimie de l’Université de Tel-Aviv, en collaboration avec le groupe du professeur Stefan Egelhaaf de l’Université Heinrich Heine de Düsseldorf, a été publiée dans la revue à comité de lecture Nature Physics.
« L’importance de cette recherche réside non seulement dans l’identification de nouvelles signatures de la transition vitreuse, mais aussi dans l’offre d’une perspective nouvelle sur le phénomène dans son ensemble », a déclaré Diamant. « Nos découvertes montrent que la transition vitreuse n’est pas simplement un ralentissement progressif du mouvement des particules, mais qu’elle s’accompagne d’un changement profond dans la manière dont l’élan est transmis d’un point à un autre au sein du matériau. »
Les chercheurs ont utilisé des colloïdes – des liquides contenant des particules microscopiques – comme système modèle. Les colloïdes sont des mélanges où de minuscules particules solides sont en suspension dans un liquide, permettant au matériau de s’écouler comme un liquide tout en se comportant de manière complexe en fonction de la densité d’empilement des particules. À mesure que la densité des particules augmente, le système devient encombré jusqu’à ce qu’il se « bloque » et se comporte comme un solide.
L’innovation clé a été l’ajout de très petites particules traceuses qui restent mobiles même lorsque le matériau environnant ralentit considérablement. En suivant des paires de ces traceurs avec une microscopie avancée, les scientifiques ont pu mesurer comment le mouvement et les forces se propagent dans le système en temps réel.
Les résultats ont montré un changement clair dans le comportement du matériau. Dans un liquide, le mouvement se propage sur de longues distances à travers le système. À l’approche de l’état vitreux, cette propagation se dégrade, et le matériau commence à se comporter davantage comme un solide qui absorbe l’élan plutôt que de le transmettre.
L’étude a identifié trois signatures claires de cette transition. Premièrement, un changement dans la manière dont les corrélations spatiales décroissent avec la distance. Deuxièmement, l’émergence d’une échelle de longueur caractéristique croissante liée à l’augmentation de la viscosité. Troisièmement, l’apparition de mouvements opposés entre particules voisines, démontrant le développement d’une résistance au cisaillement, une propriété clé des solides.
Au-delà de la physique fondamentale, cette méthode a d’importantes applications pratiques. Elle pourrait aider à améliorer la conception et le traitement des gels, des peintures, des produits alimentaires et des matériaux industriels tels que le ciment et les suspensions céramiques. Beaucoup de ces systèmes peuvent passer soudainement d’un écoulement fluide à un bouchage ou une solidification, créant des défis majeurs dans la fabrication. La nouvelle approche offre un moyen de mieux prédire et contrôler ces transitions, améliorant la stabilité, la texture et les performances.
La technique pourrait également bénéficier à la biologie et à la médecine, où les tissus, le sang et les environnements cellulaires se comportent souvent comme des matériaux partiellement liquides et partiellement solides. Comprendre quand et comment ces systèmes se raidissent pourrait améliorer la recherche sur la guérison des plaies, la progression des maladies et les systèmes d’administration de médicaments qui dépendent de changements contrôlés de la consistance des matériaux à l’intérieur du corps.