Ce cours sera l’occasion d’explorer un des phénomènes de transport les plus élémentaires et en même temps l’un des plus subtils : l’osmose. Le phénomène d’osmose est usuellement associé à la notion de pression osmotique, telle que décrite par van ‘t Hoff. Nous reviendrons d’abord sur la nature moléculaire du phénomène d’osmose, notamment du point de vue mécanique.
Nous l’illustrerons sur l’exemple du fonctionnement du rein, qui agit comme un échangeur osmotique. Nous discuterons ses performances impressionnantes en termes de séparation et de coût énergétique.
Puis nous explorerons divers processus osmotiques au-delà de van ‘t Hoff : tout d’abord la diffusio-osmose, qui est un processus épi-osmotique qui se déroule aux interfaces ; puis les diodes osmotiques ; et enfin un phénomène de résonance osmotique, lorsque les interactions au sein du nanopore sont excitées sous un forçage extérieur.
À titre d’illustration, nous discuterons d’expériences récentes montrant comment ces processus osmotiques permettent de concevoir artificiellement des moteurs moléculaires mimant la turbine protonique.
