Publié le 21 décembre 2021 Mis à jour le 21 décembre 2021

L’équipe de chimie non linéaire (NLPC) de la Faculté des Sciences a récemment participé à la conception d’expériences en microgravité visant à étudier le comportement de fronts chimiques en apesanteur.

Ces fronts chimiques apparaissent lorsqu’une solution d’une espèce A est mise en contact avec une autre solution contenant une espèce B et qu’un produit C est généré dans la zone de contact par une réaction A+B->C. Des prédictions théoriques de Fabien Brau et Anne De Wit du NLPC estiment la quantité de C produite au cours du temps ainsi que la vitesse de propagation du front lorsque les réactions se couplent à un transport par diffusion.

Des expériences sur terre ont des difficultés à vérifier ces prédictions à cause de mouvements convectifs de fluides induits par des différences de densité entre les solutions. Afin de tester leurs résultats théoriques, l’expérience a été menée en microgravité grâce à une collaboration avec des collègues du réseau européen CHYPI (Chemo-Hydrodynamic Patterns and Instabilities) financé par l’agence spatiale européenne. Les expériences ont eu lieu lors de vols paraboliques et avaient pour but d’étudier la dynamique du front en absence de convection. Les résultats mettent clairement en évidence la suppression de mouvements de convection sous formes de stries perturbant la dynamique de fronts dès que la gravité cesse d’opérer.

Un film démontrant la suppression des effets convectifs en apesanteur a récemment été couronné du Prix Milton Van Dijk décerné par l’American Physical Society.

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L’intérêt de comprendre les propriétés de ces fronts est que leur champ d’applications dépasse celui de simples réactions chimiques. En effet, selon l’interprétation donnée à A et B, la dynamique du front de réaction qui en résulte peut s’appliquer à de nombreux systèmes différents. Ainsi, si A est un individu sain, B est un virus et C est un individu infecté, l’étude de fronts A+B->C permet d’analyser la progression de maladies. De même certaines applications existent en finance où A=acheteur, B= vendeur et C= transaction financière.

Ces expériences ont permis une première approche de la dynamique sans convection durant les quelques 30 secondes que dure l’apesanteur en vol parabolique. La prochaine étape de la collaboration CHYPI sera de reproduire ces expériences durant les 6 minutes d’apesanteur obtenues lors d’un vol en fusée sonde qui devrait avoir lieu en février 2022.

Les résultats expérimentaux pourront alors être comparés en détail aux modélisations développées au NLPC de l’ULB.