The fascinating science of bubbles, from soap to champagne | Li Wei Tan

Traducteur: Justine Lett Relecteur: Guillaume Rouy

Some years ago, I was visiting Paris

Il y a quelques années, je visitais Paris

and walking along the Seine River during a beautiful summer afternoon.

et me promenais le long de la Seine pendant un bel après-midi d'été.

I saw giant bubbles floating on the riverbank,

J'ai vu des bulles géantes flottant sur la berge,

like this one.

comme celles-ci.

The next moment, it popped and was gone.

L'instant suivant, elle éclataient et disparaissaient.

Making them were two street performers surrounded by a crowd.

Deux artistes de rue les faisaient, entourés par une foule.

They visibly make a living by asking for donations

Ils gagnent visiblement leur vie en demandant des dons

and by selling pairs of sticks tied with two strings.

et en vendant des paires de bâtons attachés avec deux ficelles.

When I was there, a man bought a pair of sticks for 10 euros,

Quand j'étais là-bas, un homme a acheté une paire de bâtons pour 10 euros,

which surprised me.

ce qui m'a surprise.

I am a scientist who is passionate about bubbles.

Je suis une scientifique qui est passionnée par les bulles.

I know the right trick to make the giant bubbles

Je sais que le truc pour faire des bulles géantes,

is the right soapy water mixture itself --

c'est d'avoir un bon mélange d'eau et de savon,

not the sticks,

et non pas les bâtons,

which may be needed,

qui peuvent être nécessaires,

but you can easily make them at home.

mais vous pouvez facilement les faire à la maison.

Focusing on the sticks makes us not see that the real tool is the bubble itself.

En se concentrant sur les bâtons, on ne voit pas que le véritable outil

est la bulle elle-même.

Bubbles might seem like something just children make while playing,

Les bulles semblent être quelque chose que seulement les enfants font en jouant,

but sometimes it can be really stunning.

mais elles peuvent parfois être vraiment stupéfiantes.

However, there are more fascinating science to bubbles,

Cependant, il y a plus de science fascinante à propos des bulles,

such as problem-solving tools.

car ce sont des outils pour résoudre des problèmes.

So I would like to share with you

Donc, je voudrais partager avec vous

a few stories about the science of creating bubbles

quelques histoires à propos de la science de la création de bulles

and the science of eliminating the microscopic ones.

et la science de l'élimination des bulles microscopiques.

Since it's up on the screen, let's start with the soap bubble.

Puisque c'est sur l'écran, commençons par la bulle de savon.

It is made from very common substances:

Elle est fabriquée à partir de substances très courantes :

air, water, soap, in the right mixture.

de l'air, de l'eau et du savon, avec le bon dosage.

You can see soap bubbles constantly changing their colors.

Vous pouvez voir les bulles de savon constamment changer de couleur.

This is due to the interaction with light at various directions

Ceci est causé par la lumière lorsque la bulle change de direction

and the changes of their thickness.

ou que son épaisseur se modifie.

One of the common substances, water molecules,

Une des substances communes, les molécules d'eau,

are formed by two atoms of hydrogen and one atom of oxygen -- H2O.

est formée de deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène - H2O.

On most surfaces, water droplets tend to curve inwards,

Sur la plupart des surfaces, les gouttelettes d’eau

ont tendance à se courber vers l'intérieur

forming a semihemisphere shape.

formant un hémisphère.

This is because the water droplet's surface is like an elastic sheet.

C'est parce que la surface des gouttelettes d'eau

est comme une feuille élastique.

The water molecule on the surface is constantly being pulled inwards

La surface de la molécule d'eau est constamment tirée vers l'intérieur

by the molecule at the center.

par les molécules du centre.

And the quality of the elasticity is what we call "surface tension."

Ce phénomène d'élasticité se nomme « tension superficielle ».

Now by adding soap,

Maintenant, en ajoutant du savon,

what happens is the soap molecule reduces the surface tension of water,

la molécule de savon réduit la tension superficielle de l'eau,

making it more elastic and easier to form bubbles.

la rendant plus élastique et plus apte à former des bulles.

You can think of a bubble as a mathematical problem-solver.

Vous pouvez voir une bulle comme un génie en mathématiques.

You see it relentlessly trying to achieve geometry perfection.

Vous la voyez essayer sans relâche d'atteindre la perfection géométrique.

For instance, a sphere is the shape with the least surface area

Par exemple, une sphère est la forme avec la plus petite surface

for a given volume.

pour un volume donné.

That's why a single bubble is always in the shape of a sphere.

Voilà pourquoi une seule bulle est toujours sous la forme d'une sphère.

Let me show you. Check it out.

Laissez-moi vous montrer. Regardez.

This is a single bubble.

Ceci est une bulle, seule.

When two bubbles touch each other,

Quand deux bulles se touchent,

they can save materials by sharing a common wall.

elles économisent de la substance en partageant un mur commun.

When more and more bubbles are added together,

Quand de plus en plus de bulles sont additionnées,

their geometry changes.

leur géométrie change.

These four bubbles are added together.

Ces quatre bulles sont additionnées.

They meet at one point at the center.

Elles se rencontrent en un point central.

When six bubbles are added together,

Quand six bulles sont ajoutées ensemble,

a magical cube appears at the center.

un cube magique apparaît au centre.

(Applause)

(Applaudissements)

That is surface tension at work,

Les tensions superficielles sont en action,

trying to find the most effective geometry arrangement.

en essayant de trouver l'arrangement géométrique le plus efficace.

Now, let me give you another example.

Maintenant, laissez-moi vous donner un autre exemple.

This is a very simple prop.

C'est un accessoire très simple.

This is made from two layers of plastic

Ceci est fabriqué à partir de deux couches de plastique

with four pins connected to each other.

avec quatre broches connectées les unes aux autres.

Imagine these four pins represent four cities that are equally apart,

Ces quatre broches représentent quatre villes espacées à distances égales.

and we would like to make roads to connect these four cities.

Et on voudrait créer des routes pour relier ces quatre villes.

My question is: What is the shortest length to connect these four cities?

Quelle est la distance la plus courte pour relier ces quatre villes ?

Let's find out the answer by dipping it into the soapy water.

Immergeons ceci dans l'eau savonneuse afin d'obtenir la réponse.

Remember, the soap bubble forms will always try to minimize

Rappelez-vous, les bulles de savon essaient toujours

de minimiser leur surface par un arrangement géométrique parfait.

their surface area

with a perfect geometry arrangement.

So the solution might not be something you expected.

Donc, il est possible que la solution soit surprenante.

The shortest length to connect these four cities

La distance la plus courte pour relier ces quatre villes

is 2.73 times the distance between these two cities.

est 2,73 fois la distance entre ces deux villes.

(Applause)

(Applaudissements)

Now you've got the idea.

Maintenant vous avez compris.

The soap bubble forms will always try to minimize their surface area

Les formes des bulles de savon essaieront toujours de minimiser leur surface

with a perfect geometry arrangement.

par un arrangement géométrique parfait.

Now, let us look at bubbles in another perspective.

Maintenant, regardons les bulles dans une autre perspective.

My daughter, Zoe, loves visiting zoos.

Ma fille, Zoé, adore visiter les zoos.

Her favorite spot is Penguin Cove at Marwell Zoo in Southern England,

Son endroit préféré est le Penguin Cove du zoo de Marwell

dans le sud de l'Angleterre,

where she could see penguins swim at speed under the water.

où elle peut voir des pingouins nager à grande vitesse sous l'eau.

One day, she noticed that the body of penguins

Un jour, elle a remarqué que le corps des pingouins

leaves a trail of bubbles when they swim

laisse une traînée de bulles quand ils nagent

and asked why.

et elle a demandé pourquoi.

Animals and birds like penguins

Animaux et oiseaux comme les pingouins

that spend a lot of their time under the water

qui passent beaucoup de temps sous la surface de l'eau

have evolved an ingenious way of utilizing the capability of bubbles

ont développé un moyen ingénieux d'utiliser la capacité des bulles

to reduce the density of water.

à réduire la densité de l'eau.

Emperor penguins are thought to be able to dive a few hundred meters

Les manchots empereurs sont connus pour leur capacité à plonger

quelques centaines de mètres sous la surface de la mer.

below the sea surface.

They are thought to store the air under their feathers

Ils sont connus pour stocker l'air sous leurs plumes

before they dive

avant de plonger

and then progressively release it as a cloud of bubbles.

puis pour le relâcher progressivement comme un nuage de bulles.

This reduces the density of water surrounding them,

Cela réduit la densité de l'eau qui les entoure,

making it easier to swim through

ce qui facilite la progression dans l'eau

and speed up their swimming speed at least 40 percent.

accélère leur vitesse de nage d'au moins 40%.

This feature has been noticed by the ship manufacturers.

Cette caractéristique a été remarquée par les constructeurs de navires.

I am talking about the big ships here,

Je parle ici des gros navires,

the ones that are used to transport thousands of containers across the ocean.

ceux qui sont utilisés pour transporter des milliers de conteneurs

à travers les océans.

Recently, they developed a system called "air lubricating system,"

Récemment, ils ont développé un système appelé système de lubrification à l'air,

inspired by the penguins.

inspiré par les pingouins.

In this system, they produce a lot of air bubbles

Dans ce système, ils produisent beaucoup de bulles d'air

and redistribute them across the whole of the ship,

et les redistribuent à travers l'ensemble du navire,

like an air carpet that reduces the water resistance

comme un tapis d'air qui réduit la résistance de l'eau

when a ship is moving.

lorsque le navire est en mouvement.

This feature cuts off the energy consumption for the ship

Cette caractéristique réduit la consommation d'énergie du navire

up to 15 percent.

de 15% au maximum.

Bubbles can also be used for medicines.

Les bulles peuvent également être utilisées dans des médicaments.

It can also play a role in medicines,

Elles peuvent également jouer un rôle dans les médicaments,

for instance, as a method for noninvasive delivery systems for drugs and genes

par exemple, comme un système non invasif

de diffusion de médicaments et de gènes

to a specific part of the body.

à une partie spécifique du corps.

Imagine a microbubble

Imaginez qu'une microbulle

filled with a mixture of drugs and magnetic agents

remplie d'un mélange de médicaments et d'agents magnétiques

being injected into our bloodstream.

soit injectée dans notre circulation sanguine.

The bubbles will move to the target areas.

Les bulles se déplacent vers les zones cibles.

But how do they know where to go?

Mais comment savent-elles où aller ?

Because we placed a magnet there.

Parce que nous y avons placé un aimant.

For instance, this part of my hand.

Par exemple, cette partie de ma main.

When the microbubbles move to this part of my hand,

Quand les microbulles se déplacent vers cette partie de ma main,

we can pop it via ultrasound

nous pouvons les faire exploser grâce aux ultrasons

and release the drug exactly where it's needed.

et libérer le médicament exactement où il est nécessaire.

Now, I mentioned about the science of creating bubbles.

Maintenant, j'ai parlé de la science de la création de bulles.

But sometimes we also need to remove them.

Mais parfois, nous devons également les supprimer.

That's actually part of my job.

Cela fait partie de mon travail.

My exact job title is "ink formulation scientist."

Le titre exact de mon travail est « scientifique en élaboration d'encre ».

But I don't work on the ink that you use for your writing pens.

Mais je ne travaille pas sur l'encre que vous utilisez dans vos stylos.

I'm working on some cool applications

Je travaille sur des applications très intéressantes

such as organic photovoltaics, OPVs,

comme le photovoltaïque organique,

and organic light-emitting diodes, OLEDs.

ainsi que les diodes électroluminescentes organiques.

Part of my job is to figure out how and why we want to remove the bubbles

Une partie de mon travail est de trouver

comment et pourquoi il faut enlever les bulles

from the ink that my company produces.

de l'encre que mon entreprise produit.

During the formulation-mixing process,

Au cours du processus de mélange ou processus de préparation,

or preparation process,

we mix active ingredients, solvents and additives

on mélange des principes actifs, des solvants et des additifs

in order to achieve the formulations with the properties we want

afin de réaliser les préparations avec les propriétés que nous voulons

when the ink is being used.

quand l'encre est utilisée.

But just like you would make drinks

Mais comme vous feriez des boissons

or bake cakes,

ou des gâteaux,

it is unavoidable that some air bubbles will be trapped inside that ink.

il est inévitable que certaines bulles d'air

restent piégées à l'intérieur de cette encre.

Here, we are talking about a different space

Ici, nous parlons d'un espace différent

from the bubbles I'd seen in Paris.

de celui des bulles que j'avais vues à Paris.

The bubbles that are trapped inside those inks

La taille des bulles piégées à l'intérieur de cette encre

vary between a few millimeters,

varie entre quelques millimètres,

a few microns

quelques microns

or even a few nanometers in size.

ou même quelques nanomètres.

And what we are concerned about

Et ce qui nous préoccupe

is the oxygen and the moisture that is trapped inside.

est l'oxygène et l'humidité qui sont piégés à l'intérieur.

At this size scale, removing them is not easy.

À cette échelle de taille, les enlever n'est pas facile.

But it matters,

Mais c'est important,

for instance, for organic light-emitting diodes inks

par exemple, pour les diodes électroluminescentes à encre organique

that we can use to produce display for your smartphone, for example.

que nous pouvons utiliser pour produire l'affichage

de votre smartphone, par exemple.

It's supposed to last for many years,

Il est censé durer de nombreuses années,

but if the ink that we use has been absorbed with oxygen and moisture

mais si l'encre utilisée a été mélangée avec de l'oxygène et de l'humidité

[which] are not being removed,

sans qu'ils aient été supprimés,

then we can quickly see dark spots appear in the pixels.

on peut alors voir rapidement des points sombres dans les pixels.

Now, one challenge we face in removing the microbubbles

De plus, un défi auquel nous sommes confrontés en enlevant les microbulles

is that they are not very cooperative.

est qu'elles ne sont pas très coopératives.

They like to sit there,

Elles aiment rester là,

bathing in the ink without moving much.

se baigner dans l'encre sans beaucoup bouger.

But how do we kick them out?

Mais comment pouvons-nous les expulser ?

One technology we use

Une technologie que nous utilisons

is to force the ink going through a thin, long and tiny tube

est de forcer l'encre à traverser un tube fin, long et minuscule

with a porous wall,

avec une paroi poreuse

and we place the tubes inside the vacuum chamber,

et nous plaçons les tubes à l'intérieur d'une chambre à vide,

so that the bubbles can be squeezed out from the ink

afin que les bulles puissent être expulsées de l'encre et être enlevées.

and be removed.

Once we manage to remove the bubbles from the ink that we produce,

Une fois que nous parvenons à éliminer les bulles de l'encre que nous produisons,

it is time for celebration.

il est temps de faire la fête.

Let's open a bubbling champagne.

Ouvrons un champagne pétillant.

Ooh, this is going to be fun!

Ooh, ça va être amusant!

(Laughter)

(Rires)

Woooo!

Waouh !

(Applause)

(Applaudissements)

You could see a lot of bubbles rushing out from the champagne bottle.

Vous avez pu voir beaucoup de bulles sortir de la bouteille de champagne.

These are the bubbles filled with carbon dioxide,

Ce sont des bulles remplies de dioxyde de carbone,

a gas that's been produced during the fermentation process of the wine.

un gaz qui a été produit au cours du processus de fermentation du vin.

Let me pour some out.

Versons-en un peu.

I can't miss the chance.

Je ne peux pas manquer ma chance.

I guess it's enough.

Je suppose que ça suffit.

(Laughter)

(Rires)

Here, I can see a lot of microbubbles

Ici, je peux voir beaucoup de microbulles

moving from the bottom of the glass to the top of the champagne.

se déplaçant du bas du verre jusqu'à la surface du champagne.

Before it pops,

Avant qu'elles n'éclatent,

it will jet tiny droplets of aroma molecules

elles projettent de minuscules gouttelettes de molécules d'arôme

and intensify the flavor of champagne,

et vont intensifier le goût,

making us enjoy much more the flavor of champagne.

nous faisant profiter beaucoup plus la saveur du champagne.

As a scientist who is passionate about bubbles,

En tant que scientifique qui est passionnée par les bulles,

I love to see them,

j'adore les voir,

I love to play with them,

J'adore jouer avec elles

and I love to study them.

et j'adore les étudier.

And also, I love to drink them.

J'aime aussi les boire.

Thank you.

Je vous remercie.

(Applause)

(Applaudissements)