Les Défis du CEA n°176 déc 12/jan 2013
Les Défis du CEA n°176 déc 12/jan 2013
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°176 de déc 12/jan 2013

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 1,9 Mo

  • Dans ce numéro : l'habitabilité des mondes.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
< Pages précédentes
Pages : 8 - 9  |  Aller à la page   OK
Pages suivantes >
8 9
à la pointe DR Énergies renouvelables Le cobalt plus fort que le platine ? • Catalyseur : molécule capable d’accélérer une réaction chimique, sans y être consommée.• Enzymes : protéines fonctionnelles qui catalysent les réactions chimiques du vivant.• Électrolyse : décomposition chimique de substances sous l’effet d’un courant électrique. Par exemple, l’eau (H2O) se décompose en hydrogène (H2) à la cathode d’un électrolyseur et en oxygène (O2) à l’anode. Notes : 1. Voir à ce sujet le dossier des Défis du CEA n°157. 2. Essentiellement de fer et/ou de nickel, avec dans certains cas la participation de cobalt. L’utilisation de l’hydrogène en tant que vecteur d’énergie bute depuis des années sur le même obstacle : sa production par électrolyse de l’eau nécessite des catalyseurs à base de platine, métal aussi rare que cher 1. Une équipe associant plusieurs instituts du CEA a développé un catalyseur• à base d’un dérivé du cobalt, moins coûteux et plus facile à produire. Pour contourner l’obstacle du platine trop cher dans la production de l’hydrogène, les chercheurs du CEA se sont inspirés du monde vivant. En effet, certains micro-organismes produisent de l’hydrogène à partir de l’eau, grâce à des enzymes• appelées hydrogénases qui « fonctionnent » avec des métaux abondants 2. L’équipe a ainsi développé et caractérisé un dérivé de cobalt qui, en solution organique, catalyse la production d’hydrogène. Restait à le « greffer » sur une électrode solide et à le faire fonctionner dans l’eau… Des performances catalytiques avérées « Nous avons plongé, dans une solution aqueuse de ce composé, une électrode portée à un potentiel négatif. De l’hydrogène s’est dégagé et un matériau grisâtre s’est déposé sur l’électrode » raconte Vincent Artero du CEAiRTSV. Les chercheurs ont vite compris que ce nouveau matériau catalysait la production d’hydrogène et qu’on pouvait l’obtenir à partir d’un simple sel de cobalt en solution. Baptisé H 2 -CoCat, il est composé de nanoparticules de cobalt enrobées d’un oxo-phosphate de cobalt et a des performances catalytiques supérieures au cobalt métallique. Plus surprenant encore : si on inverse la polarisation de l’électrode, devenant positive, ce matériau se transforme en une autre forme, logiquement appelée O 2 -CoCat, qui catalyse la production d’oxygène, c’est-à-dire l’autre réaction intervenant dans l’électrolyse• de l’eau ! « C’est le seul matériau à base d’un métal non noble capable de catalyser les deux réactions » souligne Vincent Artero. Au final : un catalyseur « universel », stable, beaucoup moins coûteux et facile à produire. Des applications possibles dans le domaine du photovoltaïque Ses performances, bien qu’inférieures à celles du platine, sont pourtant bien adaptées pour la mise au point de systèmes de photosynthèse artificielle, convertissant l’énergie solaire en carburant comme l’hydrogène. Par exemple, ce matériau peut-être déposé sur les semiconducteurs constituant les panneaux photovoltaïques. C’est le projet que les chercheurs s’apprêtent à développer en collaboration avec une équipe de Nanyang Technological University à Singapour. Patrick Philipon CEA-iRSTV L’Institut de recherches en technologies et sciences pour le vivant s’appuie sur un ensemble de plateaux technologiques modernes pour analyser la diversité et la complexité du vivant. À ces fins, il coordonne les programmes d’unités mixtes CEA/Université Joseph Fourier/CNRS/Inserm/INRA. Échantillons de Cobalt. 8 Les défis du CEA Plus d’informations sur www.cea.fr
DÉPISTAGE La lumière dans la peau Le projet TB-Dermatest touche à son terme. Grâce à lui, des chercheurs du CEA-Leti ont pu concevoir un instrument nomade rapide de lecture des tests de dépistage de la tuberculose. Une avancée précieuse pour lutter contre cette maladie qui a fait 1,4 million de victimes dans le monde en 2011. Le principe est inchangé, mais le gain de temps réel. Après injection de tuberculine•, la réaction cutanée révèle normalement en 2 à 3 jours la présence de la tuberculose ou la fabrication d’anticorps suite à une vaccination (BCG•). Grâce aux instruments développés au sein de TB-Dermatest, « point besoin d’attendre la formation d’une rougeur et d’un bouton pour connaître le résultat : une lecture de cette réaction est possible dès 18 heures après l’injection, sur 75% des patients testés », selon Anne Koenig, chercheuse au CEA-Leti. Le médecin n’a qu’à appliquer une sonde à fibre optique qui envoie un rayon lumineux sur le bras du patient. D’abord sur une zone indemne puis sur le site de l’injection. En effet, la lumière se propage différemment dans les tissus s’il y a une réaction, notamment à cause de l’afflux de cellules et d’hémoglobine. La lumière réémise s’en trouve modifiée car certaines longueurs d’ondes sont plus ou moins absorbées par la peau. « Le signal lumineux rétrodiffusé est alors capté par la fibre optique et analysé par un spectromètre•. Un logiciel compare et analyse les spectres acquis sur les deux zones et peut ainsi lire le test », explique la chercheuse. Esther Leburgue CEA-Leti Le laboratoire d’électronique et de technologies de l’information est un centre de recherche appliquée en microélectronique et en technologies de l’information et de la santé. Au sein du campus d’innovation Minatec à Grenoble, il est une interface entre le monde industriel et la recherche. CEA• Tuberculine : extrait purifié tiré d’une culture de bacilles de Koch, bactéries responsables de la tuberculose.• BCG : Bacille de Calmette et Guérin.• Spectromètre : appareil capable de déterminer les longueurs d’ondes composant un faisceau lumineux, c’est-à-dire son spectre. Sonde à fibre optique pour un test rapide de dépistage de la tuberculose. matériaux des déformations simulées à l’échelle atomique Réacteurs nucléaires, moteurs d’avion, turbines… certains matériaux ont la vie dure ! D’où l’importance de comprendre leur propension à se déformer suivant les contraintes et les variations de température auxquelles ils sont soumis. Des chercheurs du CEA-DEN franchissent une étape importante dans la prédiction du comportement des matériaux à partir de simulations à l’échelle de l’atome… Développer des outils de simulations numériques ab initio capables de calculer la déformation des matériaux à partir de la seule et unique donnée de leurs constituants : les atomes. Un défi dans lequel s’est lancée une équipe du CEA-DEN. « En s’approchant des basses températures, au niveau du zéro absolu (-273,15 °C), les simulations atomiques indiquaient qu’un matériau (comme le fer ou le tungstène) se déformait sous l’effet de contraintes qui s’avéraient supérieures à celles observées lors des expériences », se souvient Laurent Proville. Manquait-il une donnée importante dans les codes de calcul ? Affirmatif, démontrent les chercheurs, forts d’une nouvelle approche théorique 1. La mécanique quantique• à la rescousse Dans un cristal, les atomes vibrent et ces vibrations facilitent la propagation des dislocations dans le matériau et donc sa déformation. D’après la physique statistique classique, ces vibrations diminuent à mesure que la température baisse pour finalement cesser complètement au zéro absolu, rendant ainsi plus difficile la déformation. Or, en cherchant du côté de la mécanique quantique, les scientifiques sont parvenus à une autre conclusion. À l’échelle de l’atome, les vibrations diminuent effectivement avec la baisse de la température, mais elles ne descendent pas en dessous d’un certain seuil dit de « vibration de point zéro ». Elles sont donc toujours actives, facilitant la propagation des dislocations et la déformation du matériau à toute petite échelle. Avec ce résultat, les chercheurs ont pu valider leurs prédictions sur la plasticité• de certains matériaux, en cohérence avec les phénomènes observés en laboratoire. Esther Leburgue• Mécanique quantique : étude et description des phénomènes fondamentaux à l’œuvre dans les systèmes physiques, plus particulièrement à l’échelle atomique et subatomique.• Plasticité : propension d’un matériau à se déformer de manière irréversible au-delà d’un certain seuil d’étirement ou de torsion, par opposition à l’élasticité d’un matériau qui lui permet de retrouver sa forme initiale. CEA-DEN La direction de l’énergie nucléaire a pour but de développer un nucléaire durable, sûr et compétitif. Ses travaux portent sur les systèmes nucléaires du futur, l’optimisation du nucléaire industriel actuel et le développement et l’exploitation d’outils expérimentaux et de simulation. Ses recherches sur les matériaux sont menées dans le cadre du projet MINOS du CEA. Note : 1. Étude réalisée en partenariat avec le laboratoire SIMAP du groupe académique INP Grenoble et dont le résultat a été publié dans la revue Nature Materials. Décembre 2012 - Janvier 2013 N°176 9



Autres parutions de ce magazine  voir tous les numéros


Liens vers cette page
Couverture seule :


Couverture avec texte parution au-dessus :


Couverture avec texte parution en dessous :