Un moteur brownien prédit il y a quarante ans réalisé avec des grains de sable
Une équipe menée par Olivier Devauchelle, chercheur à l’Institut de physique du globe de Paris (IPGP/Université Paris Cité/CNRS), avec des collègues des universités de Belgrade et de Varsovie et de l’Institut Jean Le Rond d’Alembert (Sorbonne Université/CNRS), réalise pour la première fois expérimentalement un « moteur de Büttiker-Landauer », imaginé à la fin des années 1980. Les résultats sont publiés dans Physical Review Letters.
Première expérimentation d'un « moteur de Büttiker-Landauer / @ Olivier Devauchelle
Date de publication : 09/09/2026
Presse, Recherche
Équipes liées :
Dynamique des fluides géologiques
Des grains qui échappent à la diffusion classique
Le dispositif expérimental repose sur quelques grains de quartz placés sur un disque soumis à des vibrations verticales. Une partie de la surface est constituée d’un matériau plus souple, sur lequel les grains rebondissent davantage et conservent plus d’énergie. Leur agitation, et donc leur diffusivité, y est ainsi plus importante. Les chercheurs observent que les grains passent moins de temps dans les zones où leur agitation est la plus forte. Leur densité varie ainsi en sens inverse de leur diffusivité, un comportement qui s’écarte de la loi de Fick, traditionnellement utilisée pour décrire la diffusion des particules.
Ce phénomène rappelle celui des figures de Chladni, connues depuis le XVIIIe siècle : lorsqu’une plaque recouverte de sable est mise en vibration, les grains tendent à s’accumuler dans les zones où les mouvements de la plaque sont les plus faibles. Les expériences montrent ici que cette répartition peut s’expliquer sans qu’aucune force moyenne ne pousse directement les grains d’une région à l’autre : elle résulte simplement des différences d’agitation entre les différentes zones du dispositif.
Un courant permanent entretenu par les fluctuations
Les chercheurs ont ensuite légèrement incliné le disque afin de faire intervenir la gravité. Le gradient d’agitation des grains n’est alors plus aligné avec la force qui s’exerce sur eux, reproduisant la configuration théorique imaginée par Markus Büttiker et Rolf Landauer en 1987. Un courant stationnaire apparaît alors : les grains remontent la pente dans les zones où ils sont les plus agités, avant de redescendre dans les régions où leur agitation est plus faible. Ils forment ainsi une circulation permanente, entretenue uniquement par les vibrations du dispositif.
Cette expérience constitue la première réalisation expérimentale de ce mécanisme, dans lequel des fluctuations aléatoires peuvent produire un mouvement organisé à l’échelle macroscopique. Ces travaux prolongent les recherches menées par l’équipe sur la physique statistique du transport des grains, des mécanismes qui permettent notamment au rivières de former leur lit à partir des sédiments qu’elles transportent.
Référence
Granular Büttiker-Landauer Motor, Physical Review Letters 137, 097101, 24 août 2026
O. Devauchelle, P. Popović, P. Szymczak, A. Abramian, A. Lazarus
