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Eric GRELET - Université de Bordeaux

Auto-organisation et transitions de phases induites par l’entropie : illustrations sur un système modèle de particules virales


La contribution de l’entropie à la formation de structures ordonnées fut pour la première fois formalisée par Lars Onsager, expliquant la transition vers l’état cristal-liquide nématique [1]. Bien que longtemps débattues, des simulations numériques confirmeront que des sphères peuvent également cristalliser simplement sous l’effet de l’entropie [2].
Dans cette présentation, nous montrerons sur un système modèle de particules biologiques anisotropes que leur auto-organisation est dominée par l’entropie [3], et qu’elle peut être quantitativement comparée aux prédictions théoriques et aux simulations numériques pour des systèmes de hard rods [4].
D’autres exemples du rôle contre-intuitif de l’entropie seront discutés en particulier lors de l’ajout, aux dispersions, de polymères qui induisent par effet de déplétion la formation d’auto-assemblages variés et originaux [5], tels que des membranes colloïdales topologiquement frustrées. L’influence de la chiralité sur ces structures sera en particulier montrée grâce à des particules virales présentant des hélicités opposées [6,7].

Références :
[1] L. Onsager, Ann. NY Acad. Sci. 51, 627–659 (1949).
[2] W. W. Wood, & J. D. Jacobson, J. Chem. Phys. 27, 1207–1208 (1957) ; B. J. Alder, & T. E. Wainwright, J. Chem. Phys. 27, 1208–1209 (1957).
[3] Z. Dogic and S. Fraden, Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 11, 47 (2006).
[4] E. Grelet, Phys. Rev. X 4, 021053 (2014).
[5] T. Gibaud et al., Nature 481, 348 (2012).
[6] F. Tombolato, A. Ferrarini, and E. Grelet, Phys. Rev. Lett. 96, 258302 (2006).
[7] E. Barry, D. Beller, and Z. Dogic, Soft Matter 5, 2563 (2009).

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