Comment les geckos défient-ils la gravité? - Eleanor Nelsen

Voir la leçon complète: http://ed.ted.com/lessons/how-do-geckos-defy-gravity-eleanor-nelsen

Les geckos ne sont pas recouvert d'adhésifs, ni de crochets, ni de ventouses, et pourtant ils peuvent escalader un mur ou se suspendre au plafond sans aucun effort. Comment est-ce possible ? Eleanor Nelsen explique comment les pattes formidables du gecko lui permettent de défier la gravité.

Leçon parEleanor Nelsen, animation par Marie-Louise Højer Jensen.

Il est minuit et tout est calme,

à l’exception du doux glissement
d’un lézard chassant une araignée.

Les geckos semblent défier la gravité,

escaladant des surfaces verticales

et marchant la tête en bas sans griffes,

substances collantes ou
toiles d’araignée surpuissantes.

Au lieu de ça, ils se servent
d‘un simple principe :

que les charges négatives,
et positives s’attirent.

C’est cette affinité qui lie
des éléments, comme le sel,

qui est composé d’ions de sodium
chargés positivement

qui sont collés à des ions chlorure
chargés négativement.

Mais les pattes d’un gecko
ne sont pas chargées,

pas plus que les surfaces
sur lesquelles ils marchent.

Mais alors qu'est-ce qui les retient ?

La réponse réside dans une combinaison
de forces intermoléculaires

et d’ingénierie structurelle.

Tous les éléments de la table périodique

possèdent une affinité différente
pour les électrons.

Des élements comme l’oxygène et le fluor
sont très, très avides d’électrons,

alors que l’hydrogène et le lithium
ne les attirent pas si fort.

On appelle l’attirance relative d‘un atome
pour les électrons "électronégativité".

Les électrons sont constamment
en mouvement

et peuvent très facilement aller
là où ils sont le plus demandés.

Si des atomes ont des électronégativités
différentes dans une même molécule,

alors le nuage d’électrons
de cette molécule

est attiré par l’atome
le plus électronégatif,

ce qui crée une légère déformation
dans le nuage d'électrons

où apparait une charge positive
à partir du noyau atomique

mais également une autre
chargée négativement ailleurs.

La molécule n’est donc pas
elle-même chargée,

mais possède des régions
chargées positivement et négativement.

Ces régions chargées électriquement
peuvent attirer des molécules voisines.

Elles vont s’aligner de façon telle
qu’une zone positive sur une molécule

est à côté des zones négatives de l‘autre.

Il n’y a pas besoin d‘un atome
super électronégatif

pour créer ces forces attractives.

Les électrons sont constamment
en mouvement

et parfois ils s’amassent
temporairement en un point.

Ce transfert de charge est suffisant
pour que les molécules s’attirent.

On appelle de telles interactions entre
des molécules non-chargées

des forces de van der Waals.

Elles ne sont pas aussi puissantes que
les interactions entre particules chargées,

mais si vous en avez suffisamment.
elles peuvent devenir significatives.

C’est ça, le secret du gecko.

Les doigts du gecko sont
recouverts de stries flexibles.

Ces stries sont elles-mêmes
recouvertes de sorte de poils,

bien plus fin qu’un cheveu, appelés setae.

Chacun de ces setae est aussi couvert
de poils encore plus fins nommés spatules.

Leur forme de spatule est parfaite
pour l’utilisation qu’en fait le gecko :

coller et décoller à la demande.

Quand le gecko déploie
ses doigts souples sur le plafond,

les spatules ont l’angle idéal pour que
les forces de van der Waals s'appliquent.

Les spatules s’aplatissent,

créant ainsi une grande surface
pour que ses zones chargées

négativement et positivement trouvent
une parcelle complémentaire au plafond.

Chaque spatule ne contribue
qu'à une infime partie

de cette adhérence de van der Waals.

Mais un gecko en a environ 2 milliards,

ce qui crée suffisamment de force
combinée pour supporter son poids.

En réalité, un gecko pourrait se balancer
en n'utilisant qu'un seul doigt.

Pourtant, cette adhérence extraordinaire
peut être interrompue

en changeant l’angle
un tout petit peu.

De cette façon, le gecko
peut décoller son pied,

afin d’attraper son prochain repas
ou fuir un prédateur.

Cette stratégie, qui utilise une armée
de poils spécialement formés

afin de maximiser les forces
de van der Waals entre molécules

a inspiré la création de matériaux

qui tentent de reproduire
l’incroyable capacité d'adhésion du gecko.

Les versions artificielles ne sont pas
encore aussi puissantes qu’un gecko

mais elles sont déjà capables
de permettre à un adulte

de grimper à plus de 8 mètres
sur une vitre.

En fait, la proie de notre gecko
utilise aussi les forces de van der Waals

pour s’accrocher au plafond.

Le gecko décolle alors ses orteils
et la chasse peut reprendre.