Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Un système géométrique simple peut être décrit en première approximation par la répétition d’un motif élémentaire unique construit sur des règles microscopiques simples. C’est par exemple le cas des structures cristallines, qui sont complètement déterminées par une maille élémentaire.

Tous les systèmes sont-ils aussi faciles à appréhender ?

Bactéries de couleurs différentes se mélangeant lors de leur croissance. ©MSC.

Rides à la surface d’un film polymère métalisé. @ Laboratoire InFlux, Belgique.

Deux exemples de systèmes complexes : rides à la surface d’un film polymère métalisé (@ Laboratoire InFlux, Belgique) et des bactéries de couleurs différentes se mélangeant lors de leur croissance (©MSC). On y distingue une échelle de longueur bien supérieure aux constituants élémentaires de ces structures.

Choux romanesco présentant une structure fractale. Source : Wikimedia - Licence : domaine public

Un système complexe, comme ceux représentés ci-dessus à droite, échappe à une description univoque ! Leur structure laisse apparaître plusieurs longueurs caractéristiques. Elle est souvent désordonnée et on ne sait en donner qu’une description statistique. Contrairement au cas du cristal simple, la structure de ces systèmes ne peut être comprise que grâce à l’introduction d’une échelle de longueur intermédiaire, dite mésoscopique, plus grande que l’échelle microscopique caractéristique des constituants élémentaires de ces systèmes.

Notre travail, c’est de déterminer les ingrédients physiques minimaux qui suffisent à décrire des systèmes complexes comme la cellule animale, les fluides et matériaux complexes, puis d’en déduire les propriétés qui en résultent: l’origine des formes de la nature, les effets collectifs…

MSC, Bâtiment Condorcet

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