Transparency and Invisibility

Participants

Christine Andraud, Annick Bay, Serge Berthier (organisateur), Philippe Bouveret, Iryna Gozhyk, Elena Ishow, Abdelkrim Khelif, Nadia Khuzayim, Amand Lucas, Andrew Parker, Priscilla Simonis, Eloise van Hooijdonk, Jean Pol Vigneron (organisateur), Joseph Zyss.

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Transparence et Invisibilité - Transparence and Invisibility - Fondation des Treilles Elena Ishow Joseph Zyss Andrew Parker Amand Lucas Abdelkrim Khelif Christine Andraud Jean Pol Vigneron Heloise van Hooijdonk Nadia Khuzayim Serge Berthier Philippe Bouveret Iryna Gozhyk Annick Bay Priscilla Simonis

Review (in French)

Transparence et Invisibilité / Transparency and Invisibility
by Serge Berthier et Jean Pol Vigneron
26 – 31 March, 2012

Depuis l’apparition de la vision, la sélection naturelle a poussé à la différentiation. Pour se distinguer, les organismes vivants se sont parés des couleurs les plus vives, souvent associées à d’autres phénomènes optiques -comme la polarisation-, qui sont un des éléments importants de communication inter et intra spécifique et participent souvent à la gestion des flux thermiques et solaires. Certains cependant ont fait le choix diamétralement opposé de la transparence, particulièrement courante en milieu marin mais aussi sur terre.

Parallèlement à cela, chercheurs et ingénieurs continuent à explorer de nouveaux effets colorés, souvent en s’inspirant de la nature (ce thème a été abordé durant le symposium « Biomimétisme-Bioinspiration » en 2009) mais recherchent aussi des matériaux de plus en plus transparents, pouvant même aller jusqu’à l’ « invisibilité ». Dans ces deux domaines, transparence et invisibilité, des progrès considérables et extrêmement rapides ont été réalisés récemment, en physique et chimie des matériaux, et grâce au développement des nanotechnologies.

Ce symposium pluridisciplinaire a réuni des spécialistes reconnus et de jeunes chercheurs, doctorants ou post doctorants, de divers pays et de diverses disciplines autour de cinq grands thèmes : la physique, la chimie, la biologie, la bio-inspiration et les arts.

La transparence en physique et en chimie – L’ « invisibilité » au sens strict a été abordée non pas en optique, mais en acoustique par Abdelkrim Khelif qui a fait le parallèle, dans un exposé très large, entre cristaux photoniques et phononiques, ces derniers peut-être moins connus de la plupart des participants. L’ultra transparence des microcavités laser a été présentée en parallèle par Irina Gozhyk et Joseph Zyss, de l’institut d’Alembert (Cachan), ce dernier ayant abordé dans son long exposé les phénomènes non linéaires et liens incontournables entre transparence et absorption imposés par les relations universelles de causalité. Christine Andraud a rappelé  – et illustré par de belles expériences – les fondamentaux de la diffusion des ondes électromagnétiques par des particules, l’une des cause première de la non transparence.

Enfin, Elena Ishow, chimiste de l’Université de Nantes, a traité de l’aspect dynamique de la transparence, plus précisément de la transition transparent – absorbant (coloré) des matériaux X-chromes organiques.

Biologie et bio inspiration ont constitué le noyau dur de cette rencontre. Les phénomènes de bioluminescence ont été abordés successivement par Andrew Parker (Natural History Museum de Londres) pour les animaux des grands fonds, et Annick Bay (FUNDP de Namur) pour les animaux terrestres. Le premier s’est particulièrement intéressé à la perception lumineuses dans les abysses et la seconde aux moyens développés dans la nature pour extraire la lumière d’un corps vivant, lui faire traverser un dioptre en évitant la réflexion totale, rejoignant ainsi la problématique de la transparence. Dans un domaine très proche, Eloise Van Hooijdonk (FUNDP de Namur et Paris 6), a présenté ses travaux sur la fluorescence contrainte rencontrée chez de nombreux insectes. Elle a montré comment  les structures photoniques naturelles pouvaient modifier l’émission lumineuse, à la fois spectralement et spatialement, ce qui éclaire d’un jour nouveau le rôle potentiel de cette fluorescence animale jusqu’alors assez dédaignée.
Le point de vue plus fondamentalement biologique a été présenté par Nadia Khuzayim, (biologiste au Natural History Museum de Londres). Nadia Khuzayim a dressé un panorama de l’invisibilité dans la nature, dont la transparence n’est que l’un des moyens, en insistant sur les mimétismes observés chez les papillons transparents. La transparence dans le monde vivant a été également abordée, d’un point de vue plus physique par Jean-Pol Vigneron (FUNDP de de Namur),  Priscilla Simonis et Serge Berthier (FUNDP de Namur et Paris 6). Priscilla Simonis a présenté un vaste panorama de la transparence dans le monde vivant en mettant en évidence, pour chaque espèce, l’avantage évolutif du phénomène. Jean-Pol Vigneron a présenté d’un point de vue théorique tout d’abord, les différents phénomènes optiques qui peuvent gêner la transparence (diffusion, absorption, réflexion) puis les moyens développés dans la nature pour lutter contre ces mêmes phénomènes, ou en amortir les effets. Serge Berthier a abordé plus précisément la réflexion sur les ailes transparentes de nombreux insectes et montré que des phénomènes interférentiels pouvaient colorer des couches trop minces, créant des patterns spécifiques.

En art, Transparence et Invisibilité ont été tout la fois un challenge et une source d’inspiration : Comment représenter la transparence à l’aide de matériaux opaques, montrer ce qui est caché (invisible…). Les artistes ont évidemment su retourner ces difficultés et donner à l’invisible une présence aveuglante. Durant le séminaire, le sculpteur Philippe Bouveret a présenté quelques-unes de ses œuvres dynamiques uniquement basées sur des phénomènes physiques naturels, comme une « fontaine » colorée dont les couleurs apparaissent et disparaissent en fonction de la température ambiante, ou encore un ludion géant dont une ampoule fait de même en fonction de la pression. Un exposé nous a présenté quelques autres de ses œuvres et les principes qui les sous-tendent. Jean-Pol Vigneron a également présenté et commenté quelques œuvres du photographe Liu Bolin qui a poussé à l’extrême l’art du camouflage et des couleurs cryptiques. Serge Berthier a brièvement exposé la technique du tapirage dont certains peuples amazoniens sont les maîtres éphémères. Cette technique, mal comprise, consiste à modifier in vivo la couleur cryptique des plumes de certains oiseaux en couleurs chatoyantes. Amand Lucas enfin, physicien aux facultés de Namur et écrivain, a clos ce séminaire en présentant sa pièce « The Bomb and the Swastika » évoquant les conflits directs et en conscience des physiciens du du siècle dernier face à la bombe atomique et au danger nucléaire.

Fidèle à la tradition de la fondation, ce séminaire a brassé les thèmes, les disciplines et les générations, a exploré les réalisations de la nature et les possibles de notre technologie dans les domaines de la transparence et de l’invisibilité. Tous, et les plus jeunes en particulier, y ont trouvé encouragement et inspiration pour leurs travaux futurs et tiennent à remercier chaleureusement la fondation pour la qualité tant humaine que matérielle de leur accueil.

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