Une force de Casimir étonnamment grande aux interfaces biophysiques

Les interfaces biophysiques impliquent des milieux électrolytiques comme de l’eau salée où l’écrantage de Debye dû aux ions en mouvement est extrêmement efficace. C’est pourquoi il était communément admis que l’interaction induite par les fluctuations électromagnétiques ne pouvait pas donner lieu à des forces à longue portée dans de tels milieux.

Les fluctuations électromagnétiques du vide sont responsables d’une attraction appelée interaction de van der Waals à courte distance et force de Casimir à plus grande distance. Il vient d’être démontré que cette attraction n’est pas écrantée pour la partie induite par les fluctuations transverses magnétiques : celles-ci contribuent ainsi à une interaction à longue portée de deux ordres de grandeur plus grande qu’on ne le pensait auparavant, sur des distances typiques de l’ordre de la centaine de nanomètres.

Pour deux microsphères diélectriques plongées dans de l’eau salée à température ambiante, avec une concentration typique de celle des milieux biologiques et pour des distances supérieures à quelques dizaines de nanomètres, la force devient universelle en ce sens qu’elle ne dépend plus des fonctions diélectriques mais uniquement des paramètres géométriques. Une formule d’interpolation simple est donnée, qui est suffisamment précise pour les applications pratiques, sans qu’il soit besoin de refaire les calculs numériques exigeants sur lequel les résultats sont basés.

Universal Casimir Interaction between Two Dielectric Spheres in Salted Water

Tanja Schoger, Benjamin Spreng, Gert-Ludwig Ingold, Paulo A. Maia Neto, and Serge Reynaud; Phys. Rev. Lett. 128, 230602 (2022) DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.230602