CNRS Le Journal n°251 décembre 2010
CNRS Le Journal n°251 décembre 2010
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°251 de décembre 2010

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : CNRS

  • Format : (215 x 280) mm

  • Nombre de pages : 44

  • Taille du fichier PDF : 6 Mo

  • Dans ce numéro : Sauver Lascaux

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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18 d’inspi ration numéro 1 du chercheur, c’est le Morpho, ce grand papillon de la forêt amazonienne, maître incontesté en matière d’effets lumineux. Au cours de son vol, lorsque la lumière éclaire ses ailes sous le bon angle, un éclat métallique d’un bleu spectaculaire apparaît sur son corps. L’animal n’a pratiquement plus aucun secret pour Serge Berthier, qui lui a déjà consacré une campagne sur le terrain et qui tente de reproduire en laboratoire les structures microscopiques du papillon. Cette démarche de biomimétisme a déjà abouti à des applications bien concrètes en partenariat avec des industriels. Elles vont de la conception de motifs infalsifiables dans des billets de banque jusqu’à la mise au point de produits cosmétiques qui ont l’avantage d’être colorés mais exempts de pigments, substances dont certaines sont toxiques. Notre physicien ne compte toutefois pas s’arrêter là. Insatiable, il est à la recherche de nouvelles sources d’inspiration. Et cette expédition, menée avec son collègue Jean-Pol Vigneron, de l’université de Namur, en Belgique, lui a permis de dénicher des insectes aux propriétés optiques étonnantes. Certains d’entre eux, dont une variété de sauterelles, possèdent des couleurs dites éphémères parce qu’elles disparaissent après leur mort. D’autres sont capables de changer de couleur, comme ce minuscule coléoptère doré qui devient totalement rouge lorsqu’il est attaqué par un prédateur. « Dans les deux cas, le phénomène met en jeu à la fois une structure photonique, comme pour le Morpho, mais aussi un produit chimique, dont la nature est encore inconnue, que l’insecte injecte dans cette structure », commente Serge Berthier. Une fois décrypté, le mécanisme pourrait conduire à la conception de nouveaux matériaux dont les couleurs changeraient en fonction de la lumière ou de la température. Les insectes n’ont pas fini d’éclairer les chercheurs. 1.UnitéCnrS/UPMC. 14 | En images cnrs I LE JOUrnAL 09 10 11 12 200 nm 600 nm 40 µm 13 09 Papillon à l’éclat métallique bleuté, véritable roi des effets lumineux, le Morpho est l’espèce favorite du physicien serge berthier, qui étudie ici les plus fins détails des ailes de l’insecte sous son microscope. 10 11 12 Le secret du Morpho provient de minuscules structures à la surface de ses ailes, espacées d’une centaine de nanomètres seulement et capables de renvoyer la couleur bleue de la lumière dans certaines directions. Observées au microscope, ces lamelles s’assemblent pour former des stries, qui elles-mêmes composent les écailles présentes sur les ailes du papillon. 13 Pour percer les mystères du papillon, celui-ci a été plongé dans de l’acétone. Le produit chimique a pris la place de l’air dans les structures nanoscopiques de l’aile, ce qui a fait disparaître la couleur bleue. 14 dans leurs filets, les chercheurs ont mis la main sur une sauterelle aux couleurs éphémères : les bandes latérales vertes disparaissent quelques minutes après la mort de l’animal. À lirE. > Photonique des Morphos, Serge Berthier, Springer, 2010, 248 p. cOntAct : Institut des nanosciences de Paris Serge Berthier > serge.berthier@insp.jussieu.fr ©09-10-13P.goetghelUCk/DoUBleVUe.fr ; 11-12S.Berthier ; 14J.-P.Vigneron
N°251 I décembre 2010 Décryptage | 19 Environnement Au lendemain du désastre écologique qui a frappé la Hongrie, Olivier Donard, physico-chimiste, analyse les conséquences de cet accident industriel majeur. Coulée de boues en Hongrie : vers un impact durable ? Par phIlIppe testard-vaIllaNt Le 4 octobre, la digue d’un bassin de rétention de l’usine MaL (Magyar Aluminium) de la ville d’Ajka, à 160 kilomètres à l’ouest de Budapest, s’effondrait partiellement et libérait plus de 1 million de mètres cubes de boues rouges toxiques sur les sept villages avoisinant le site. Après avoir envahi champs, rues et maisons, la coulée meurtrière s’est déversée dans plusieurs affluents du Danube et a fini par contaminer le deuxième plus grand fleuve d’Europe, provoquant la pire catastrophe écologique qu’ait jamais connue la Hongrie. Les boues qui ont transformé la région en zone de désolation couleur rouille « sont les résidus d’exploitation de la bauxite, un minerai dont on extrait de l’alumine à partir de laquelle on fabrique de l’aluminium, explique Olivier Donard, directeur de l’Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l’environnement et les matériaux 1. Pour 1 tonne d’aluminium produite à partir de 4 à 5 tonnes de bauxite, il faut compter 1 tonne de boues rouges. La couleur de ces déchets miniers provient des oxydes de fer qu’ils contiennent ». Problème : pour extraire l’alumine, on se sert de soude caustique, un produit qui provoque de graves brûlures, irrite les yeux et présente d’importants risques pour la faune et la flore. D’où la corrosivité des boues rouges. « Toucher ces résidus, c’est comme plonger la main dans une solution de soude ! commente Olivier Donard. Le pH des boues est élevé 2 : il varie entre 9 et 13, alors qu’un pH neutre est égal à 7. Cela constitue le principal problème à court terme pour les personnes et les écosystèmes touchés. » Quant à l’impact à long terme de cette pollution, Olivier Donard se montre prudent, faute de données détaillées sur la OLivier DOnarD ce spécialiste de chimie analytique et de chimie de l’environnement a reçu le prix de la division de chimie analytique de la société chimique de France. © H. PREUDHOmmE/LCABIE-IPREm composition des boues. Bien connaître le contenu de ces résidus représente « une des étapes clés du traitement de cette crise, assure-t-il. La dangerosité des boues rouges ne provient pas tant de leurs constituants majeurs – oxyde de fer, oxyde d’aluminium, silice, titane… – que des éléments mineurs fréquemment associés à ces derniers – plomb, cadmium, chrome, mercure… La forme chimique des éléments majeurs et des éléments à l’état de traces va condi tionner leur capacité de dispersion dans l’environnement, ainsi que les mesures à prendre pour les rendre moins nocifs ». Tout laisse à penser que les boues, lors de chaque épisode pluvieux, vont relarguer les métaux dont elles sont chargées, avec des conséquences durables sur les écosystèmes. Les terrains seront probablement longtemps inutilisables pour l’agriculture. Et les boues, en séchant, pourraient disséminer dans l’air, sous forme de poussières, q équipe de secours à la recherche des corps des personnes ayant été emportées par la coulée de boues toxiques en hongrie. une partie des métaux qu’elles renferment, constituant un nouveau risque pour l’environnement. D’où l’importance, pour Olivier Donard, « d’aller au fond des choses pour apprendre et prévenir à l’avenir de tels accidents et, à défaut, améliorer la gestion de ces crises. Cette démarche doit se faire en collaboration avec les industriels et les équipes de recherche locales. C’est pourquoi j’ai pris contact avec mes collègues hongrois pour mettre en place une action soutenue soit par l’Europe, soit par un organisme tel que le CNRS ». 1. Unité CNRS/Université de Pau et des Pays de l’Adour. 2. Le pH mesure l’acidité ou la basicité d’une solution. Il varie entre 0 (très acide) et 14 (très basique). coNtact : Institut des sciences analytiques et de physicochimie pour l’environnement et les matériaux, pau Olivier Donard > olivier.donard@univ-pau.fr © B. SzANDELSzky/AP/SIPA



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