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Les cristaux temporels

Réseaux cristallins associés à l'eau. by Psi?edelisto, based on version by Dbuckingham42 - Own work, CC BY-SA 4.0,

Cristal et brisure de symétrie 

Un cristal est un état de la matière dans lequel les atomes sont ordonnés selon une périodicité spatiale ...

Du ribose dans les météorites

Le ribose, sucre vital

L’ADN - ou acide désoxyribonucléique - est formé en particulier d’un sucre, le désoxyribose, lui-même un dérivé du ribose (C5H10O5). Plus précisément, dans le désoxyribose (C5H10O4) un groupement hydroxyle (-OH) du ribose ...

Un nouveau comportement des électrons

Cooper pairs - Tem5psu CC BY-SA
Isolants, conducteurs et semi-conducteurs

Le comportement d’un solide cristallin relativement au courant électrique, peut être celui d’un isolant, d’un semi-conducteur, d’un métal ou d’un supraconducteur. Dans les isolants, ...

Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » ...

Anomalie de dilatation thermique

By Simon Mer - Own work, CC BY-SA 4.0
Généralement, les matériaux se dilatent lorsqu’ils sont chauffés. La raison en est qu’une élévation de température correspond à une augmentation de l’agitation des atomes, or cette agitation n’est pas symétrique. ...

Nucléosythèse et étoiles à neutrons

(C) NASA - Nébuleuse du Crabe, marquée par la présence d'une étoile à neutron
Mis à part quelques éléments légers comme l’hydrogène, l’hélium, le lithium… produits peu après le big bang, tous les noyaux atomiques naturels ...

Des réfrigérateurs à torsion

Impératifs environnementaux

Près de 20% de l’énergie électrique produite dans le monde est consommée par les climatiseurs, réfrigérateurs et congélateurs. De plus, ces machines frigorifiques utilisent des fluides frigorigènes dont la plupart sont des gaz ...

Les batteries au lithium pour un Nobel

De la petite électronique à la voiture électrique, la pile lithium-ion - non rechargeable - et surtout l'accumulateur - rechargeable - ont envahi notre quotidien. Sans cette technologie lithium-ion, téléphones mobiles, tablettes et autres appareils nomades n’existeraient pas ou seraient beaucoup plus lourds. Pas étonnant que cette invention ait fait l’objet du prix Nobel de chimie 2019, décerné à parts égales à John Goodenough (Américain, 97 ans), Stanley Whittingham (Britannique, 78 ans), Akira Yoshino (Japonais, 71 ans).

Une pile est toujours composée de deux bornes, les électrodes, constituées de matériaux différents. Dans les grandes lignes, voici comment fonctionne une pile. Le matériau employé à la borne négative - appelée anode - perd des électrons et produit ainsi des ions positifs, des cations : il y a oxydation. Electrons et cations se précipitent alors par deux chemins différents vers l’autre borne, celle qui est positive - appelée cathode - où ils se rejoignent. Tandis que les cations y vont par l’intérieur de la pile en traversant un liquide, un milieu pâteux, les électrons passent par le circuit extérieur et alimentent le dispositif électrique.  A la cathode, les cations récupèrent ainsi leurs électrons : il y a réduction. Bien entendu, l’aptitude des deux matériaux à céder des électrons doit être différente, afin que l’un en cède et l’autre en récolte. Cette aptitude, appelée aussi potentiel, est mesurée en volts. Plus l’écart des aptitudes est important, plus la différence de potentiel ou ddp est grande, et plus la pile possède un « voltage » élevé.

Dans le tableau périodique des éléments, le meilleur donneur est justement… le lithium qui, de plus, a le gros avantage d’être très peu dense (0,5 g/cm3). Une pile avec une anode en lithium peut donc être très légère. Malheureusement, le lithium pur, métallique, s’oxyde très facilement et peut s’enflammer voire exploser au contact de l’eau. Grâce aux recherches menées au cours des années 1970 et 1980, les premières batteries sûres au lithium voient le jour en 1991 et commencent à équiper l’électronique portable. Généralement, à l’anode, les atomes de lithium sont intercalés (insérés) dans du carbone et lors de l’usage de la pile, les cations lithium ayant quitté le carbone migrent à travers un polymère avant de s’insérer à la cathode, constituée d’oxyde de cobalt. Dans une telle configuration, la ddp peut atteindre 3 voire 4 volts. Lors de la charge, c’est le processus inverse qui a lieu.
Même si le prix Nobel de cette année vient couronner cette invention, le lithium n’a pas dit son dernier mot. En effet, un gros progrès serait réalisé lorsqu'aura été mis au point une batterie sûre avec du lithium pur à l’anode et pourquoi pas avec du fluor, qui est le meilleur receveur, à la cathode. Des prix Nobel à venir…

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Une sonde à l’assaut d’un astéroïde
C’est parti pour une nouvelle mission spatiale. Cette fois, la Nasa veut collecter des grains de matière d'un astéroïde. La raison ? Ils pourraient nous livrer quelques secrets sur l’origine du système solaire et de la vie sur Terre.

Le 9 septembre, la sonde de la Nasa, Osiris-Rex, s’est envolée dans l’espace depuis le centre spatial Kennedy, en Floride, à bord d’une fusée Atlas 5. Sa destination ? L’astéroïde Bennu, un corps de 510 mètres de diamètre. La sonde doit se mettre en orbite en octobre 2019 autour de ce rocher céleste à peine plus grand que l’Empire State Builiding. Bennu gravite autour du Soleil et sa trajectoire croise même l’orbite terrestre, ce qui rend une collision possible avec notre monde à la fin du 22e siècle… Mais, selon l’agence spatiale américaine, le risque demeure faible avec une probabilité qu’un tel événement ne se produise estimée à 1 sur 2500.

Les scientifiques attendent de cette sonde qu’elle remplisse plusieurs missions. La plus spectaculaire -et la plus périlleuse- sera la récupération d’échantillons de l’astéroïde pour les ramener sur Terre. Pourquoi la Nasa tient à glaner des grains de matière inerte, conservée à des températures glaciales depuis la nuit des temps ? Justement parce que cette matière n’a pas été modifiée depuis la formation du système solaire, voilà 4,5 milliards d’années. Son analyse pourrait éclairer sur les conditions qui régnaient à l’époque. Surtout, « nous espérons trouver des molécules organiques sur Bennu semblables à celles qui auraient pu mener à l’émergence de la vie sur Terre », peut-on lire sur le site de la Nasa.

Pour accomplir la précieuse collecte, la précision dans la navigation sera de rigueur. Frôlant l’astéroïde, la sonde devra émettre un puissant jet d’azote qui libérera la poussière de surface dans l’espace. Les concepteurs de la mission espèrent ainsi récolter entre 60 grammes et 2 kilogrammes de matériaux. Ces grains de matière seront ensuite ramenés vers la Terre en 2023 pour être analysés dans des laboratoires de recherche.

Parmi les objectifs scientifiques de la mission figure aussi la capacité à mieux prévoir les trajectoires des géocroiseurs, ces astéroïdes dont l’orbite peut les amener près de la Terre. Un des paramètres qui agit sur leur course dans l’espace est l’effet Yarkovsky, un phénomène thermique qui exerce une poussée sous l’action du Soleil et encore mal connu. Or une pichenette peut suffire à transformer un paisible vagabond spatial en sérieuse menace pour la civilisation. Il y a 65 millions d’années, un impact de météorite avait provoqué une crise biologique marquée par l’extinction des dinosaures. De quoi inciter à mieux connaître ces astéroïdes encore trop imprévisibles.

Pour en savoir plus :

http://www.nasa.gov/content/goddard/bennus-journey

http://www.asteroidmission.org/objectives/bennu/

Crédit illustration :  NASA/Goddard/University of Arizona

Mickaël Charpentier
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