Une équipe de physiciens et de mathématiciens du Center for Soft and Living Matter de l’Institute for Basic Science, en Corée du Sud, en collaboration avec un collègue de l’Université de Genève, a développé un algorithme qui peut être utilisé pour trouver la forme d’un objet pour provoquer pour descendre une rampe en suivant un chemin souhaité.
Dans leur article publié dans la revue Nature, le groupe décrit comment il a développé son algorithme et ses utilisations possibles. Elisabetta Matsumoto et Henry Segerman du Georgia Institute of Technology et de l’Oklahoma State University, respectivement, ont publié un Nouvelles et opinions article dans le même numéro de journal décrivant le travail effectué par l’équipe sur ce nouvel effort.
Dans ce nouvel effort, l’équipe de recherche a commencé avec un puzzle intéressant, qui commence par imaginer une sphère roulant sur une rampe. Si l’on imagine que la sphère est faite d’argile, elle peut être manipulée (déformée) pendant qu’elle roule pour la rendre conforme à un chemin donné.
Si la sphère est ensuite roulée à nouveau sur la rampe, elle suivra le chemin précédent en raison des nouvelles déformations de sa forme. Les chercheurs ont noté que les chemins qui pourraient être empruntés par la sphère pourraient être presque illimités en raison des déformations possibles presque illimitées.
Cette prise de conscience les a amenés à se demander si les déformations qui se forment dans une telle sphère pouvaient être corrélées mathématiquement avec sa trajectoire. Et si c’est le cas, si ces mathématiques pouvaient être utilisées pour créer un algorithme qui pourrait être utilisé pour imprimer en 3D une sphère avec des déformations qui la forceraient à suivre un chemin prédéterminé.
Il s’est avéré que la réponse aux deux questions était oui. L’équipe a utilisé des principes mathématiques et physiques pour créer des formules décrivant les déformations d’un objet donné qui entraîneraient l’objet suivant un chemin souhaité sur un plan incliné. Ils ont ensuite créé un programme informatique qui pourrait être utilisé pour créer un tel objet dans le monde réel, en utilisant l’impression 3D.
L’équipe a nommé les objets trajectoïdes. Chacun avait un roulement à billes en métal solide à l’intérieur pour lui donner du poids. Ils ont également découvert qu’ils pouvaient créer des trajectoïdes qui parcouraient deux fois un chemin donné et les ont nommés « trajectoïdes à deux périodes ».
L’équipe de recherche suggère que leurs formules et leur algorithme pourraient être utilisés dans des applications robotiques et également dans la recherche en physique associée au moment angulaire d’un électron – ou dans la recherche quantique centrée sur l’étude de l’évolution d’un bit quantique.
Plus d’information:
Yaroslav I. Sobolev et al, Trajectoïdes à corps solide façonnés pour rouler le long des voies souhaitées, Nature (2023). DOI : 10.1038/s41586-023-06306-y
Elisabetta Matsumoto et al, Formé pour rouler le long d’un chemin périodique programmé, Nature (2023). DOI : 10.1038/d41586-023-02335-9
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