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Tores et torsades : des associations supramoléculaires insolites


Tores et torsades : des associations supramoléculaires insolites

Cet ouvrage réunit dans un cadre conceptuel unifié, les structures d’objets nanoscopiques aussi divers que les films toriques construits par des molécules amphiphiles ou des phospholipides et les phases ou fibres torsadées construites par des molécules de cristaux liquides, des polymères ou des macromolécules biologiques.

 

Dans ces systèmes, l’ordre local optimal pour leurs molécules ne peut pas se propager à longue distance dans tout l’espace tridimensionnel euclidien, du fait de contraintes topologiques fortes associées à la courbure des films et la torsion des fibres, mais qu’il n’en est pas de même si l’on imagine qu’elles s’assemblent dans un espace non euclidien. Cet espace, celui de l’hypersphère apparaît alors être la base géométrique unique permettant de développer une analyse structurale commune. Ce sont les symétries des objets virtuels ainsi obtenus qui déterminent la nature et l’amplitude des distorsions nécessaires pour construire des objets réels dans notre espace euclidien avec un coût en énergie minimal.

 

Ces distorsions, ou défauts, jouent un rôle essentiel en conduisant à des formes d’assemblages inattendues, en contribuant à limiter leur croissance ou en forçant leur inclusion dans des structures hiérarchiques. Ce sont là des aspects particulièrement importants en ce qui concerne les matériaux biologiques dans la mesure où leurs mises en œuvre dans les organismes sont étroitement reliées à leurs structures et morphologies.

 

Cette méthode d’analyse s’inspire de travaux de l’un des auteurs (JFS) concernant des structures cristallines à grandes mailles formées par certains alliages et des systèmes imparfaitement ordonnés comme les agrégats métalliques, les amorphes ou les quasicristaux. Son extension à des objets de la matière « molle » ou de la biologie illustre remarquablement sa grande généralité et suggère de nombreux développements.

 

La géométrie d’un espace tridimensionnel courbe étant une abstraction peu utilisée en dehors des mathématiques ou de la physique théorique les auteurs ont voulu la rendre sensible dans le texte même en procédant par analogie à partir de nombreuses figures dessinées dans notre espace euclidien beaucoup plus familier. Les points majeurs de cette démarche intuitive sont développés ou justifiés dans une série d’appendices placés hors du texte.

 

 

ISBN EDP Sciences 978-2-7598-0452-8 ISBN CNRS ÉDITIONS 978-2-271-07231-3

 

Jean Charvolin, Directeur de Recherche honoraire au CNRS, a contribué activement à l’essor des études sur la matière molle en tant que chercheur au Laboratoire de Physique des Solides d’Orsay et enseignant à l’Ecole Polytechnique. Le prix La Caze de l’Académie des Sciences lui fut décerné en 1988 pour ses travaux sur les films d’amphiphiles.

 

Jean-François Sadoc, Professeur émérite à l’Université Paris-Sud a enseigné la cristallographie et la physique statistique et développé l’étude des systèmes imparfaitement ordonnés au Laboratoire de Physique des Solides d’Orsay. Le prix Winter-Klein de l’Académie des Sciences lui fut décerné en 1983 pour ses travaux sur les verres métalliques.

 

Leur collaboration, commencée dans les années 80 par des travaux sur les cristaux liquides, s’ouvre actuellement vers l’analyse des structures de divers matériaux d’origine biologique.