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Des bactéries résistantes aux radiations

© DR / KAERI / A. De Groot

Des rayons nocifs
La radioactivité se caractérise par l'émission de rayonnements alpha, bêta et gamma. Les dommages induits par ces rayonnements ionisants ...

Le nouvel or vert

Fabien Esculier, chercheur à l’École des Ponts ParisTech, a récemment publié les résultats de ses recherches portant sur une gestion alternative des urines et matières fécales. Ces recherches font partie du programme OCAPI (Optimisation des cycles Carbone, Azote et Phosphore en ville) qui ...

BepiColombo

(C) ESA. BepiColombo
La mission spatiale BepiColombo, lancée le 20 octobre 2018, depuis le Centre Spatial de Kourou en Guyane, se dirige vers Mercure.

Deux orbiteurs pour étudier Mercure

Après les sondes américaines Mariner10 en 1973 et Messenger ...

Lasers à l'honneur pour le Prix Nobel 2018

Arthur Ashkin a été primé pour l'invention des «pinces optiques», dont le principe repose sur l'utilisation des forces liées à la réfraction d’un faisceau laser en milieu transparent. Cette force va alors permettre de maintenir et de déplacer des objets microscopiques, voire ...

L'enjeu des débris spatiaux

Des débris dangereux qui s'accumulent

Depuis le lancement de Spoutnik 1 en 1957, le nombre de satellites artificiels en orbite autour de la Terre n'a cessé de croître. En 61 ans, on compte plus de 5000 lancements d'engins dans l'espace. Actuellement, quelque 1500 satellites sont actifs ...

Lidar au service du climat

L'altimétrie satellitaire

Le satellite ICESat-2 a été mis en orbite à une altitude de 466 km, avec à son bord le système ATLAS (Advanced Topographic Laser Altimeter System). Ce système d'altimétrie par satellite va analyser l'état des calottes polaires ...

Fin de partie pour les lampes halogènes

Pourquoi en finir avec les halogènes ?

À cause de leur durée de vie assez courte (2000 heures en moyenne) et d'une efficacité lumineuse médiocre, les lampes halogènes sont devenues obsolètes, dans un contexte où la sobriété énergétique ...

Titan Krios

Une technologie de pointe pour visualiser des composantes microscopiques

Le Titan KriosTM est un microscope électronique doté d'une caméra ultrasophistiquée, capable de fournir des images révolutionnaires par leur résolution. Grâce à un grossissement de plusieurs millions, ce microscope permet de "voir" à l'échelle atomique (de l'ordre du dixième de nanomètre). Le Titan KriosTM n'est pas seulement impressionnant par ses performances sur le plan de l'imagerie : il est aussi totalement automatisé et peut traiter en simultané jusqu'à 12 échantillons. Il fournit des données numériques, à très haut débit : en une journée, le Titan KriosTM peut acquérir jusqu'à un téraoctet d'images, ce qui va du reste représenter un défi en termes de stockage informatique.

Le Titan KriosTM utilise la technologie de cryo-microscopie électronique, qui consiste à porter à -180°C les échantillons à étudier pour les protéger et les observer au plus près de leurs conditions naturelles. Développée dans les années 80, cette technique de microscopie électronique est beaucoup plus rapide et moins risquée que les méthodes traditionnelles qui présentaient des risques importants de dénaturation des protéines fragiles ou instables. Son développement a valu à ses créateurs le prix Nobel de chimie en 2017. 

Une infrastructure inédite

Le premier modèle de Titan KriosTM a été créé en 2008 par Thermo ScientificTM KriosTM Cryo-TEM en collaboration avec le Max Planck Institute of Biochemistry en Allemagne. Mais c'est une nouveauté que de l'installer en milieu urbain, ce qui fait du modèle inauguré ce jour l'un des plus grands (d'une hauteur de près de 4m) et des plus puissants microscopes implanté en ville dans le monde. Son installation a nécessité de nombreux aménagements, notamment un bâtiment dédié, le bâtiment Nocard, avec son propre système d'aération pour garantir un environnement stable (température, taux d'humidité, vibration et source d'azote constants), ainsi que des murs intérieurs blindés pour échapper à tous les champs magnétiques extérieurs (dus au métro, aux téléphones ou au wifi par exemple).

Un atout pour la recherce médicale

Ces intallations vont permettre de créer une gigantesque bibliothèque d'images 3D de virus, de composants cellulaires ou de complexes de protéines. Grâce à ces données biologiques, les spécialistes vont pouvoir en savoir plus sur le fonctionnement et le développement de ces structures. Ces moyens d'observation pourraient ainsi conduire à des avancées dans de nombreuses disciplines, telles l'immunologie, les neurosciences, la biologie cellulaire, la bactériologie, la virologie, la parasitologie. Par exemple, ils pourraient contribuer à la conception de nouvelles stratégies pour la prévention des virus notamment. 

Publié le 13/07/2018

En savoir plus : document de presse de l'Institut Pasteur

Crédit image : Cryomicroscope électronique à balayage en transmission de 300 kV FEI Titan Krios, doté d’un filtre d’image Gatan (GIF), mention source : Tom Inoue (https://navigator.innovation.ca/fr/facility/mcgill-university/installation-de-recherche-en-microscopie-electronique)

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du premier stage au premier emploi


Le délai de Newton-Wigner
La réflexion totale est décrite par des lois connues depuis le XVIIe siècle. Ou presque.

(C) Wikimedia

Une avancée récente devrait permettre une meilleure maîtrise de la transmission de l’information par fibre optique

Un peu de réflexion
Dans une fibre optique, la lumière est guidée et transmise d’un bout à l’autre de la fibre par de multiples réflexions. Examinons le phénomène de plus près. De manière générale, lorsqu’un faisceau lumineux aborde l’interface séparant deux milieux transparents, il se divise en deux. L'un quitte le premier milieu et passe dans le second avec changement de direction, c’est la réfraction. L’autre est renvoyé dans le premier milieu : il « rebondit » à l’interface avec un angle égal à l’angle d’incidence, c’est la réflexion. Si deux conditions sont réunies, la part réfractée peut être nulle, toute la lumière étant réfléchie, l’interface jouant le rôle d’un miroir. On parle alors de « réflexion totale ». C’est grâce à elle que la lumière voyage dans une fibre optique. Pour qu’il y ait réflexion totale, il faut que la lumière se propage moins vite dans le premier milieu (indice de réfraction plus élevé) que dans le second (indice moins élevé), et il faut aussi que le faisceau aborde l’interface sous un angle (par rapport à la verticale) supérieur à un angle critique qui dépend du rapport des deux vitesses, c’est l’angle de réflexion totale. On peut facilement observer cet effet miroir, en regardant de près l’interface eau-air, en étant dans l’eau, dans une piscine par exemple. Il faut être près de la surface de manière à ce que l’angle sous lequel le regard est porté soit supérieur à 49 degrés. Cette « optique géométrique » était connue dès le XVIIe siècle, notamment par Snell et Descartes.

L'onde évanescente
Cependant, Newton remarque que lors de la réflexion totale, la lumière semble quitter le premier milieu sur une très courte distance avant de revenir en arrière. Tout se passe comme si l’onde lumineuse se réfléchissait non à l’interface, mais un peu au-delà, dans le second milieu d’indice plus faible. Cette onde qui quitte le premier milieu avant de rebrousser son chemin est appelée « onde évanescente ». A cause de ce phénomène dont l’analogue quantique est appelé « effet tunnel », le faisceau réfléchi est très légèrement décalé par rapport à celui que prévoit l’optique géométrique, et il est également un petit peu en retard par rapport à lui. Le décalage spatial a été mesuré en 1947 par Goos et Hänchen. Quant au décalage temporel, étudié théoriquement par Wigner en 1955 et appelé « délai de Newton-Wigner », de l’ordre de 10-14 s, il vient d’être mesuré de manière indiscutable par des chercheurs rennais.
Le délai de Newton-Wigner
On comprend que ces décalages spatiaux et temporels affectent la transmission de l’information dans les fibres. Au-delà de son intérêt théorique, la meilleure compréhension de la réflexion totale devrait améliorer la technologie des fibres optiques.  
Publié le 17/10/1017

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Kamil Fadel
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