Changer de couleur est une chose. Modifier sa surface, son relief ou sa texture en est une autre. Chez les pieuvres et les seiches, ces deux capacités sont indissociables : leur camouflage repose autant sur la teinte que sur la transformation physique de leur peau. C’est cette double faculté qui fascine depuis longtemps les scientifiques.
Dans un article publié le 7 janvier dans la revue Nature, des chercheurs de l’université de Stanford décrivent un matériau souple capable de changer rapidement de couleur et de texture, en s’inspirant directement de ces céphalopodes. Car leur approche ne consiste pas à ajouter des pigments ou des effets visuels, mais à agir sur la surface elle-même, à une échelle extrêmement fine.
«Les textures sont essentielles à notre perception des objets, tant visuellement que tactilement. Ces animaux peuvent modifier physiquement leur corps à l’échelle du micron, et nous pouvons désormais contrôler dynamiquement la topographie d’un matériau et les propriétés visuelles qui y sont liées», explique Siddharth Doshi, doctorant en science et génie des matériaux à Stanford et premier auteur de l’article.
Une topographie des surfaces
Concrètement, une surface lisse et brillante ne renvoie pas la lumière de la même manière qu’une surface mate ou finement texturée. Ce principe, bien identifié dans de nombreux domaines, est également souligné par le Financial Times, cité par Courrier international : «Le poli ou la rugosité des surfaces peut modifier la lumière qu’elles réfléchissent, créant ainsi une palette visuelle beaucoup plus large que celle obtenue par de simples variations de couleur».
Autrement dit, la texture agit comme un filtre optique naturel, capable de transformer l’apparence d’une surface sans en modifier la couleur de départ. Selon Siddharth Doshi, des animaux comme les pieuvres ou les seiches peuvent ainsi «modifier physiquement leur corps à l’échelle du micron», une échelle extrêmement fine. Les chercheurs estiment être désormais capables de contrôler dynamiquement la topographie d’un matériau à cette même échelle.
Pour y parvenir, l’équipe a mis au point un film polymère flexible qui gonfle lorsqu’il absorbe de l’eau. Ce gonflement provoque l’apparition de reliefs et de variations de texture, avec une précision plus fine qu’un cheveu humain. Ces transformations sont rapides – elles apparaissent en quelques secondes – et surtout, réversibles : le matériau retrouve son état initial lorsqu’un solvant est ajouté pour retirer l’eau.
Une palette visuelle sans pigments
Pour créer ces reliefs microscopiques, les chercheurs ont utilisé une technique appelée lithographie par faisceau d’électrons. Habituellement employée dans la fabrication de semi-conducteurs, elle consiste à diriger un faisceau d’électrons afin de graver des motifs extrêmement fins sur un matériau.
Cette méthode permet de déterminer précisément quelles zones du film polymère vont absorber plus ou moins d’eau, et donc gonfler différemment. En modifiant l’épaisseur du film par gonflement, différentes couleurs apparaissent sans ajout de colorants, car ces variations modifient la manière dont la lumière est diffusée.
En mettant en évidence le rôle décisif du relief et de la topographie dans le rendu visuel d’une surface, ces travaux rappellent que la perception ne se résume pas à la couleur seule. Une dimension souvent reléguée au second plan dans les discours grand public, alors même qu’elle conditionne profondément la manière dont la lumière est renvoyée, et donc ce que l’on voit réellement.
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