Certains matériaux ne se contentent pas de garder la trace de ce qu'ils ont subi, mais aussi de la manière dont cela s'est produit. C'est ce que démontre une étude récente consacrée à des matériaux dits « frustrés », soumis à des contraintes incompatibles qui les empêchent d'adopter une configuration unique. Dans ces systèmes, le chemin suivi par les sollicitations compte autant que le point d'arrivée.
Les chercheurs ont examiné un métamatériau mécanique composé d'éléments élastiques couplés, capables de basculer entre plusieurs états stables. En appliquant des compressions locales successivement à différents endroits, ils ont observé que l'ordre de ces compressions modifie le résultat final. Ainsi, solliciter d'abord une zone A puis une zone B ne mène pas nécessairement au même état que l'inverse.
Ce comportement, qualifié de « non abélien » en physique, s'apparente à une serrure à combinaison où l'ordre des gestes est crucial pour obtenir le résultat souhaité. L'étude met également en évidence que cette mémoire matérielle peut être décrite de manière structurée, les différents états et transitions pouvant être représentés sous forme de graphes, rappelant la logique d'un circuit séquentiel où la réponse dépend de l'historique des entrées.
Un autre résultat notable est que le comportement d'un même échantillon peut varier en fonction de l'intensité des sollicitations, et que certaines réponses peuvent être reprogrammées par de nouvelles séquences mécaniques. Le nombre de cycles nécessaires pour atteindre un régime stable dépend également du sens dans lequel les sollicitations sont enchaînées.
Bien que ces travaux ne débouchent pas encore sur un ordinateur mécanique fonctionnel, ils ouvrent des perspectives pour exploiter la mémoire intrinsèque des matériaux complexes dans le traitement de l'information. Cette approche pourrait à terme inspirer le développement de matériaux capables d'associer déformation, mémoire et calcul au sein d'une même structure.
Les recherches ont été menées par Matthieu Labousse et Paul Turpault de l'ESPCI Paris - PSL, et publiées dans la revue Physical Review X.
