Des polymères en étoile qui enlacent leur proie ✛
Une pieuvre, tentacules déployés, attend. Aucun centre unique ne commande ses bras, mais dès qu'une proie touche l'un d'eux, les huit s'enroulent autour d'elle. Des physiciens ont reproduit un exploit similaire en laboratoire avec un corps dépourvu de neurones et de muscles : un polymère en étoile doté de bras auto-mobiles.
Le polymère est assemblé à partir de petits vibrobots cylindriques sur une plaque vibrante. Les monomères actifs ont des pieds inclinés, donc chacun rampe de lui-même ; le noyau passif a des pieds verticaux, il reste en place. Les monomères sont reliés par des tiges rigides en une étoile à plusieurs bras. Les bras individuels tirent dans des directions différentes, mais ensemble, en se heurtant et en s'accrochant les uns aux autres, ils replient toute la structure en une boule compacte. C'est ce qu'ils ont appelé une « étreinte active ».
Le frottement joue un rôle clé. Lorsque les bras actifs se heurtent, le frottement de contact les empêche de simplement glisser et les force à s'accrocher. Dans les simulations où le frottement était supprimé, l'auto-capture disparaissait. Ainsi, l'auto-propulsion des parties individuelles se transforme en un enroulement coordonné autour du noyau, et aussi autour de tout objet se trouvant à proximité.
Dans un bain de particules passives, une étoile active les capture en enroulant ses bras. À faible densité de particules, elle en retient près de 10 fois plus qu'une étoile passive ; à forte densité, environ 4 fois plus. Plusieurs étoiles actives peuvent s'enlacer mutuellement, formant des amas stables : leur surface de contact est nettement plus grande que celle des étoiles passives.
Auparavant, on ne savait pas si l'on pouvait amener une architecture en étoile avec des bras actifs à saisir délibérément des objets. Désormais, c'est clair : c'est possible si l'auto-propulsion est combinée au frottement. Dès aujourd'hui, ce principe est applicable aux robots de préhension souples à l'échelle macroscopique, et à terme, aux systèmes de livraison microscopiques. La pieuvre de vibrobots ne pense pas, mais elle enlace sa proie comme si elle savait à quoi servent ses bras.
Les polymères étoilés actifs capturent des particules passives à la manière d'une araignée qui enveloppe sa proie avec ses pattes, bien qu'ils n'aient ni système nerveux ni capteurs.
Le comportement des polymères étoilés actifs rappelle les robots manipulateurs mous de la science-fiction, comme les tentacules d'Otto Octavius dans l'univers de Spider-Man, qui saisissent des objets de manière autonome.