On pourrait croire à une histoire sortie tout droit d'un épisode d’Harry Potter. Pourtant, la découverte faite par des scientifiques britanniques, selon laquelle il est possible de soulever par lévitation des objets de petite taille, n’a rien de fictionnelle. Cette percée devrait apporter des bénéfices significatifs au secteur des nanotechnologies.

Des scientifiques théoriciens de l'université de Saint Andrews au Royaume-Uni ont découvert qu'ils pouvaient inverser une force quantique, connue sous le nom de force de Casimir, dont l'effet est généralement de faire se coller les objets les uns aux autres.

Ce phénomène, découvert en 1948, consiste en une force physique exercée entre objets distincts du fait de la résonance des champs énergétiques omniprésents dans l'espace qui sépare ces objets. Les atomes se collent les uns aux autres en raison de ces champs. Cette force quantique s'illustre notamment dans la capacité du gecko à s’attacher à des surfaces.

Bien que cette force physique n'ait aucune incidence sur nos vies au quotidien, elle peut avoir de sérieuses implications dans le domaine des nanotechnologies.

«La force de Casimir est l'ultime cause de friction dans le nanomonde, en particulier dans certains systèmes microélectromécaniques», déclare le professeur Ulf Leonhardt de la faculté de physique et d'astronomie de l'université.

«De tels systèmes jouent déjà un rôle important; par exemple, prenons les minuscules appareils mécaniques qui déclenchent dans une voiture le gonflement d'un airbag ou ceux qui alimentent de tous petits appareils de type lab on chip employés dans les essais pharmaceutiques ou les analyses chimiques. Si l'on arrive à manipuler la force, les machines micro ou nano pourraient fonctionner de façon plus fluide et avec moins de frictions, voire aucune», a ajouté le professeur.

Les scientifiques ont réussi à inverser la force en plaçant un petit verre «parfait» entre deux objets. Le verre est en métamatière artificielle dotée d'un indice de réfraction négatif. Le verre fait se courber un rayon de lumière de la façon inverse à la normale et permet à la métamatière de modifier la résonance de l'écart qui sépare les deux objets, inversant ainsi la force de Casimir.

Ainsi, il pourrait être possible de faire flotter un objet au-dessus d'un autre à une certaine distance, la force de Casimir répulsive équilibrant le poids de la plaque; la plaque léviterait, littéralement, au-dessus de rien. Les scientifiques affirment que le verre est suffisamment fort pour faire léviter un miroir en aluminium de 500 nanomètres d'épaisseur.

«Pour réduire la friction dans le nanomonde, la capacité à transformer la consistance collante de la nature en répulsion pourrait constituer le remède suprême. Au lieu de se coller les uns aux autres, les composants d'une micromachine léviteraient», a déclaré le professeur Leonhardt.

Bien que les humains soient, en principe, capables de léviter, les scientifiques affirment qu'il faudra encore attendre longtemps avant que la technologie ne soit développée pour permettre de tels exploits.

«À l'heure actuelle, avec la technologie dont nous disposons, cela ne sera possible dans la pratique que pour les micro-objets, car cette force quantique est faible et n'agit qu'à faible portée. Pour l'instant, la lévitation humaine se limite aux dessins animés, aux contes de fées et aux récits de phénomènes paranormaux», a précisé le professeur Leonhardt.