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Tchouri ou l'âge des comêtes

La mission Rosetta de l'ESA a montré que la comête « Tchouri » (67P Churyumov-Gerasimenko), sur laquelle l'atterrisseur de la sonde a fini par s'écraser, est composée à près de 40 % de molécules organiques. D'après les travaux de Jean-Loup Bertaux, du Laboratoire atmosphères, ...

Cassini, la descente finale

Une mission exceptionnelle

Cassini est un projet  d'exploration spatiale très ambitieux, avec une sonde qui aura passé près de 20 ans dans l'espace. La sonde Cassini elle-même est la première à être mise en orbite autour de Saturne, dont les missions Voyager ...

Alzheimer et l'immunité du cerveau

Qui est touché par la maladie d'Alzheimer ?

La maladie neurodégénérative d’Alzheimer est la cause la plus courante de démence, puisqu'elle serait à l’origine de près de 70% des cas. Ses premières ...

Vers un nouvel outil de génie génétique

Que sont les ARN circulaires ?

L'ARN, acide ribonucléique constitué principalement d'un seul brin de nucléotide, est une molécule non codante ou participant à l'expression du

Observation directe d'une exoplanète

L'instrument Sphère et ses techniques de détection

Comment détecter les exoplanètes ? L'entreprise est difficile puisque les planètes n'émettent pas de lumière par elles-mêmes, elles réfléchissent ...

La microfluidique pour réduire la pollution

La physique de la microfluidique

La microfluidique, science des fluides au niveau du micromètre, est apparue au début des années 2000. Les phénomènes mettant en jeu les fluides existent partout dans la nature, ...

L'accélération de l'expansion de l'Univers

Le modèle cosmologique à l'épreuve

Une des énigmes majeures de l'astrophysique est de comprendre l'accélération de l'expansion de l'Univers. Afin de caractériser la nature de l'énergie ...

Un tamis moléculaire plus performant et vert

La purification du gaz naturel

Le gaz naturel extrait du sol a besoin que l'on élimine l'eau et le dioxyde de carbone qu'il contient, afin que seul le méthane reste présent. Dans l'optique de développer des procédés industriels plus efficaces de séparation de gaz, une équipe de chercheur·euse·s a conçu un nouveau matériau poreux, KAUST-8. De la famille des MOF (metal organic framework), extrêmement stable et facilement recyclable, il s'agit d'un matériau cristallin poreux composé d'ions métalliques d'aluminium associés à des ligands organique de type pyrazine.

Au-delà de la purification du gaz naturel, KAUST-8 peut aussi être utilisé comme un agent déshydratant. Il peut par exemple jouer un rôle de dessiccant en chimie, de déshumidificateur de l’air par absorption d’eau dans des systèmes de climatisation ou encore de protection de certaines substances contre la dégradation ou la corrosion sous l’effet de l’humidité. Ses performances de captage sélectif de l’eau, ses capacités de régénération à faible coût énergétique et son potentiel d'adaptation sont d'un intérêt majeur dans le domaine de l'énergie et de l'environnement, vers ce qui peut être qualifié de chimie verte.

Des structures poreuses qui piègent les molécules

Dans le domaine de la chimie, les matériaux poreux fonctionnent comme une éponge à l'échelle des molécules. Leur structure cristalline forme des pores de dimension nanométrique, soit une succession de canaux et de cages, qui permet d'adsorber des composés spécifiques en fonction de leur taille. L'industrie utilise généralement des zéolithes, une variété d'aluminosilicates stable chimiquement, efficace et facile d'utilisation. La régénération du matériau KAUST-8 est atteinte en chauffant à des températures beaucoup moins élevées que dans le cas des zéolithe, d'où un processus moins énergivore au cours des cycles d'utilisation.

Les simulations numériques ont prédit que KAUST-8 était capable de purifier le gaz naturel avec de meilleures performances que les zéolithes. D'un diamètre de seulement trente-six centièmes de nanomètres, les tunnels formés par les pores de KAUST-8 ne laissent pas le méthane pénétrer à l'intérieur du tamis, au contraire des molécules d'eau et de dioxyde de carbone. Par le jeu des interactions chimiques, l'eau reste piégée en se liant aux sites métalliques d'aluminium du matériau et le dioxyde de carbone en se liant aux atomes de fluor de la pyrazine. De plus, la structure et la chimie du matériau peuvent être modulées, afin de les adapter à la séparation d’autres molécules de tailles différentes comme le propane et le propylène qui joue un rôle majeur dans le domaine de la pétrochimie.

Article réalisé à partir d'un entretien avec Guillaume Maurin, chercheur au CNRS.

Publié le 5 juillet 2017

En savoir plus

Un nouveau matériau pour purifier le gaz naturel, communiqué de presse du CNRS

Comment un matériau poreux peut-il trier les gaz ?, en direct des laboratoires de l'Institut de chimie

Représentation en trois dimensions de quelques molécules, sur Sciences en ligne

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Observation directe d'une exoplanète
L'instrument Sphère, installé depuis 2014 sur le Très grand télescope au Chili, a détecté de manière directe une exoplanète à 385 années-lumière de la Terre, une première pour lui.

L'instrument Sphère et ses techniques de détection

Comment détecter les exoplanètes ? L'entreprise est difficile puisque les planètes n'émettent pas de lumière par elles-mêmes, elles réfléchissent celle de leur étoile, qui noie donc leur éclat pour les télescopes situés dans un autre système solaire. Les méthodes indirectes contournent le problème, en observant les effets de la présence d'une planète plutôt que la planète directement : sur le mouvement d'une étoile pour la méthode de la vitesse radiale, sur la luminosité d'une étoile pour la méthode du transit, sur la déviation des rayons lumineux d'une étoile lointaine pour la méthode de l'effet de microlentille gravitationnelle.

Voir l'infographie présentant ces trois techniques indirectes de télédétection spatiale

Aujourd'hui, sur les trois mille six cents exoplanètes détectées depuis 1995, seules quelques-unes ont été observées directement par les méthodes de télédétection spatiale. L'instrument Sphère, pour Spectro Polarimetric High contrast Exoplanet Research, installé sur le VLT, le Very Large Telescope, au Chili, a obtenu dans le domaine infrarouge son premier cliché d'une exoplanète. Conçu pour caractériser des exoplanètes gazeuses et des disques de poussières autour d'étoiles relativement peu éloignées, le système optique est capable de détecter le signal d'une planète jusqu'à un million de fois plus faible que celui de son étoile, l'équivalent de distinguer depuis Paris la flamme d'une bougie déposée à cinquante centimètres seulement de la puissante lumière d'un phare à Marseille.

Cette finesse dans la résolution est obtenue grâce à la technique de coronographie qui atténue spécifiquement la lumière d'une étoile, à la manière d'une éclipse artificielle. En outre, Sphère est équipé d'un miroir déformable corrigeant, plus de mille deux cents fois par seconde et à une échelle nanométrique, les effets de la turbulence atmosphérique. La technique, dite d'optique adaptative, affranchit l'instrument des contraintes météorologiques. Le télescope produit ainsi des images d'aussi bonne qualité que s'il se trouvait dans l'espace, avec l'avantage d'être plus facilement installé et entretenu.

Une exoplanète qui interroge sur la formation des systèmes extrasolaires

Située à environ 385 années-lumière de la Terre, dans l'association d'étoiles du Scorpion-Centaure, l'exoplanète nommée HIP65426b a été photographiée par Sphère et ses composés atmosphériques ont été analysés. Entre six et douze fois plus massive que Jupiter, âgée de dix à dix-sept millions d'année donc relativement jeune, il s'agit d'une géante gazeuse orbitant loin de son étoile, trois fois plus loin que Neptune de notre Soleil. Sa température est estimée entre 1 000 et 1 400 degrés Celsius, tandis que son spectre révèle l'existence d'eau dans son atmosphère et la présence probable de nuages, des caractéristiques semblables à d'autres exoplanètes observées directement.

Son étoile, nommée HIP65426, deux fois plus massive que le Soleil, ne semble pas entourée d'un disque de débris et tourne très rapidement sur elle-même. Deux scénarios permettraient d'expliquer ces particularités, surprenantes pour un système jeune. Soit l'exoplanète s'est déplacée sur une orbite éloignée après sa formation, soit il s'agit d'une étoile qui n'a pas pu aller au bout de son accrétion à cause de la deuxième étoile massive et serait devenue une planète. Les géantes gazeuses façonnant l'architecture des systèmes planétaires du fait de leur masse importante, les observations que Sphère effectuera amélioreront la compréhension de la formation et l'évolution des systèmes extrasolaires.

Publié le 21 juillet 2017

En savoir plus

Les méthodes de détection d'exoplanètes, sur le site Astronomie & Astrophysique

Première découverte d'une exoplanète pour Sphère, sur le site du CNRS

Une planète autour de Proxima du Centaure, sur Science en ligne

Sept exoplanètes prometteuses, sur Sciences en ligne

Arthur Jeannot
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