Piloter des écoulements à l’aide de bactéries et d’aimants
Controlling fluid flows with bacteria and magnets
Utiliser des micro-nageurs biologiques comme des entités contrôlables pour accomplir des tâches spécifiques est une idée qui semble émaner directement d’un roman de science-fiction et des propositions de Feynman sur des nano-robots chirurgiens du futur. Pourtant la plupart des micro-organismes sont capables de répondre à des signaux issus de leur environnement et se pose ainsi la question d’utiliser ces capacités pour domestiquer leur énergie de nage.
Nous avons pour cela utilisé des bactéries magnétotactiques, ayant la particularité de s’orienter dans un champ magnétique, telle une boussole, et de se concentrer dans les régions où la concentration en oxygène y est la plus favorable pour leur métabolisme. En les rassemblant sous forme de bande grâce à la répartition en oxygène, nous avons ainsi montré que l’orientation du champ magnétique permet de contrôler la génération d’écoulement simples dans le fluide. Ce résultat constitue un premier pas vers l’obtention de fluides pilotables.
Controlling fluid flows with bacteria and magnets
Cécile Cottin-Bizonne and Christophe Ybert (Liquids and Interfaces team), with colleagues from Saint Paul-Lez-Durance and Riga, published an article entitled "Driven shear flow in biological magneto-active fluids" in the journal Physical Review Letters.Using living motile micro-organisms as controllable objects to perform dedicated tasks echoes SF literature and famous Feynman’s thoughts about nano-surgeons. Since micro-organisms naturally respond to environmental stimuli, we have explored how these taxes can be used to harvest their incoherent swimming energy.
Magnetotactic bacteria form a peculiar type of microorganism with the dual ability to orient as a compass needle in magnetic fields and to accumulate at locations corresponding to their preferred oxygen concentration. We demonstrated that once gathered into a band structure in response to the oxygen background, tuning the magnetic field orientation allowed us to generate controllable flows from simple shear to vortices. This is a first step towards the design of controllable fluids.
