Metasoft 2025 - Statistical mechanics of collective actuation

Project leader : Michel Fruchart et Thomas Risler

Établissements impliqués : ESPCI Paris - PSL et Institut Curie

Résumé du projet : 

Dans les tissus biologiques, la forme et les fonctions collectives apparaissent grâce à la coordination de cellules individuelles capables de produire de l’énergie. Pour créer des matériaux aux propriétés proches du vivant, il faut réussir à imiter cette capacité des systèmes biologiques à faire coopérer leurs composants vers un but commun.

Si l’on commence à bien comprendre le comportement des liquides dits « actifs » (qui bougent d’eux-mêmes), les solides actifs restent beaucoup plus mystérieux. Récemment, un phénomène appelé "actionnement collectif" a été mis en évidence : des matériaux peuvent se mettre à osciller à grande échelle à partir de petites injections d’énergie à l’échelle microscopique. Ce comportement a été observé à la fois dans des métamatériaux robotiques programmables et dans des systèmes biologiques, comme les couches de cellules ou certains groupes de bactéries.

Ce projet vise à mieux comprendre ce phénomène d’actionnement collectif en s’appuyant sur la physique statistique hors d’équilibre et les systèmes non linéaires. À terme, cela pourrait permettre de programmer des mouvements inspirés de la morphogenèse (la formation des formes dans le vivant) dans des matériaux mous bio-inspirés, en activant de manière ciblée certains modes mécaniques.