Des aimants pour la surface

Quiconque a déjà essayé de fixer plusieurs de ces petits aimants cubiques puissants directement les uns à côté des autres sur un mur magnétique le sait : ce n'est pas possible. Au lieu de cela, les aimants s'alignent toujours en une colonne qui s'écarte verticalement du mur magnétique. Il est également presque impossible d'assembler plusieurs rangées d'aimants de manière à former une surface. La raison en est que les aimants sont des dipôles. Des pôles identiques se repoussent, mais le pôle nord d'un aimant s'accroche toujours au pôle sud d'un autre. Il se forme ainsi une colonne dans laquelle tous les aimants sont orientés de la même manière.

Des chercheurs de l'ETH Zurich viennent de créer des modules magnétiques cubiques qui permettent pour la première fois de former des objets plats. Les nouvelles briques - que les chercheurs appellent modules - ne sont pas des dipôles, mais des quadripôles. Cela signifie qu'ils ont chacun deux pôles nord et sud. A l'intérieur des modules fabriqués en plastique par impression 3D se trouvent deux petits aimants dipolaires traditionnels, et ce de telle sorte que leurs pôles identiques soient orientés l'un vers l'autre (voir image). Ces modules peuvent être assemblés à la manière d'un échiquier pour former n'importe quel objet plat : Comme le pôle sud et le pôle nord s'attirent, un bloc quadripolaire dont les deux pôles sud se trouvent à gauche et à droite a pour voisins sur ses quatre faces latérales des blocs qui sont tournés de 90 degrés, c'est-à-dire dont les pôles nord se trouvent à gauche et à droite.

Selon ce principe, les chercheurs ont fabriqué des modules colorés d'un peu plus de deux millimètres de côté. À des fins de présentation, ils les ont assemblés pour former des emojis "pixel art". Les applications possibles vont toutefois au-delà de ce gadget. "Ce sont surtout les applications dans le domaine de la robotique douce qui nous semblent intéressantes", explique Hongri Gu, doctorant dans le groupe du professeur de l'ETH Bradley Nelson et premier auteur du travail que les scientifiques ont récemment publié dans la revue spécialisée. page externeScience Robotics a publié.

Quadrupôle et dipôle à la fois

Le quadripôle mentionné domine les propriétés magnétiques des modules. Toutefois, c'est un peu plus compliqué, car en plus du quadripôle fort, les chercheurs ont conçu un dipôle faible dans les modules. Ils y sont parvenus en disposant les petits aimants intégrés dans le module non pas parallèlement les uns aux autres, mais en les inclinant légèrement (voir l'image).

"Cela a pour conséquence que les modules s'alignent sur un champ magnétique extérieur, comme l'aiguille d'une boussole", explique Gu, doctorant à l'ETH. "Via un champ magnétique modifiable, il est donc possible de déplacer les objets construits à partir des modules. En combinaison avec des connexions flexibles, il est même possible de construire des robots qui peuvent être contrôlés par un champ magnétique".

Gu explique que le travail de son groupe a d'abord consisté à développer le nouveau principe. Il est indépendant de la taille et rien n'empêche de développer maintenant des modules quadripolaires beaucoup plus petits. En outre, les chercheurs étudient comment utiliser les modules pour assembler une structure linéaire en un objet multidimensionnel à l'aide d'un champ magnétique. Cela pourrait également être utilisé à l'avenir en médecine : Il serait envisageable de former des objets tels que des stents à partir d'un fil équipé de tels modules. Ce fil pourrait être introduit dans le corps de manière relativement simple et peu invasive par une petite ouverture, puis assemblé à l'intérieur du corps à l'aide d'un champ magnétique pour former la structure multidimensionnelle finale.