Dans un verre d'eau, l'huile se rassemble en gouttelettes : c'est une séparation à l'équilibre, dictée par la chimie. Mais il existe des systèmes où l'ordre naît non pas du repos, mais d'un flux d'énergie constant. Une foule où la moitié a constamment chaud et l'autre froid se réorganisera rapidement : même si au départ tout le monde est mélangé, les chauds se regrouperont, et les froids s'écarteront — simplement parce que de la chaleur circule entre eux.
C'est ce qu'on appelle la séparation de phase à deux températures (2-TIPS). Des particules baignant dans des bains thermiques différents se séparent spontanément en une phase froide dense et une phase chaude diluée. Aucune affinité chimique — seulement un apport d'énergie inégal et le flux thermique qui en résulte. Cette revue rassemble des exemples issus de la physique de la matière molle : des mélanges de particules browniennes aux colloïdes actifs, où chaque particule est un minuscule moteur qui convertit le carburant en mouvement.
Ensuite, le tableau se complique. Si les particules ne sont pas rondes mais allongées, elles s'organisent en motifs cristallins liquides. Ajoutez de la rotation (chiralité) — des ondes en spirale apparaissent. Confinez le système dans un canal étroit ou sur une sphère — et la géométrie réécrit les règles de la démixion. La cinétique est elle aussi non triviale : la densité de la phase froide influence la vitesse de croissance des domaines. Les auteurs discutent de la manière de jeter un pont entre les sauts microscopiques des particules individuelles et les écoulements à grande échelle, via des équations grossières.
Ainsi, à partir d'une recette simple — deux sortes de particules, deux chauffages — la nature façonne une étonnante diversité de structures. En étudiant ce mécanisme, nous apprenons à lire le « livre de cuisine » hors équilibre qui régit aussi bien les tissus vivants que les matériaux auto-organisés du futur.
La séparation due à la différence de température fonctionne même sans aucune attraction entre les particules — uniquement parce que les particules chaudes entrent plus souvent en collision et repoussent les froides.
Dans « Évolution » de Stephen Baxter, la différence de température entre les couches de l'océan sous la glace d'Europe engendre des cellules de convection où apparaissent spontanément des proto-organismes — un lointain écho de la 2-TIPS.