Vos doigts permettent de sentir le changement d’un seul atome dans un matériau

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Nos doigts possèdent un très grand nombre de terminaisons nerveuses, nous conférant un toucher sensible, précis et efficace. C’est d’ailleurs pour cette raison que la moindre coupure sur le bout des doigts (les phalanges distales) est douloureuse. Mais à quel point sommes-nous sensibles ? Une étude récente révèle que nos doigts nous permettent de différencier des matériaux sur la base d’infimes différences chimiques, même lorsqu’il s’agit de la substitution d’un seul atome.

Vous savez déjà que vos doigts vous permettent de ressentir le moindre changement de surface et de température, mais qu’en est-il de différencier des matériaux identiques en surface ? Jusqu’à quel point notre sens du toucher peut-il nous surprendre ? Charles Dhong, de l’université du Delaware et ses collègues, ont cherché à savoir s’il était possible de ressentir une différence chimique dans laquelle les structures moléculaires internes de deux matériaux varient légèrement, sans que leurs surfaces diffèrent. Pour cela, ils ont effectué des tests avec des combinaisons de matériaux/composés dont la surface était conçue pour être identique au toucher. Les résultats ont été publiés dans la revue Soft Matter.

Les chercheurs ont choisi comme base une tranche de silicium et y ont fixé une couche d’un composé simple, d’une seule molécule d’épaisseur. Ils ont testé plusieurs composés, tous légèrement différents les uns des autres. Sur six paires de composés, des testeurs (humains) ont pu en distinguer trois. Dans le cas d’une paire, où l’équipe n’a remplacé qu’un seul atome de carbone par un atome d’azote, les testeurs ont pu distinguer les deux paires avec une précision de 68%.

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Sens du toucher : une précision sub-nanométrique

« Lorsque nous fabriquons nos échantillons, physiquement ils sont presque identiques, les différences se situent à une échelle sub-nanométrique », explique Dhong. « Mais lorsque les sujets des tests les ont sentis, certains ont dit que certains avaient une sensation un peu granuleuse et d’autres étaient plus agréables et veloutés ».

La différence chimique entre les deux composés que les testeurs ont pu le mieux distinguer était une légère modification du degré de friction qu’ils ont ressenti en passant un doigt dessus. Cette altération n’était pas due à des différences de surface, mais plutôt à la façon dont leurs molécules s’emboîtent.

Selon Dhong, ces résultats pourraient être utiles pour créer des textures à sensation réalistes dans des environnements de réalité virtuelle. « Si l’on veut créer une texture qui donne l’impression de passer la main sur un beau papier, un velours doux ou une table en bois, comment le faire avec un écran ? Cela nous donne beaucoup plus d’options pour vraiment élargir cette boîte à outils », explique Dhong.

Source : Soft Matter

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