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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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La radio
Les ondes radio sont partout : télévision, internet, téléphonie, GPS. L'allocation du spectre radio revêt une importance stratégique.

Répartition des fréquences radio aux Etats-Unis. (C) NASA

Une révolution radiophonique ...

A la fin du XIXe siècle, Guglielmo Marconi (1874-1937) construit un oscillateur, sur le modèle de ce que Heinrich Hertz avait fait avant lui, et un détecteur fondé sur les travaux d'Édouard Branly. Muni de cet émetteur et de ce récepteur, il arrive en 1895 à établir une communication sans fil sur une distance d'un kilomètre, à l'heure où le télégraphe règne encore sur le télécommunications.

Mais son invention n'intéressant pas le gouvernement italien, il décide de partir au Royaume-Uni, où il crée la première entreprise de communication sans fil (1897). Il y devient un riche homme d'affaire, car son invention permet de communiquer depuis le sol britannique avec les bateaux de la Royal Navy. En 1909, Marconi reçoit le prix Nobel pour ses travaux, alors que des communications sans fil sont déjà établies entre l'Europe et l'Amérique.

À l'origine de l'allocation réglementaire du spectre

Dans son désir de détenir le monopole commercial de l'utilisation des fréquences radio, Marconi est en butte avec les États qui voient là un enjeu de sécurité et de souveraineté nationale. Cette opposition se solde en 1906, lors de la première conférence radiotélégraphique internationale, par l'instaure de principes d’interopérabilité, de liberté d’intercommunication, de priorité absolue pour les appels de détresse, etc. Depuis cette époque, ce sont les États qui contrôlent l'accès aux bandes de fréquences d'émission radio. Le spectre radioélectrique est en effet une ressource finie et son allocation s'effectue dans le cadre d'un processus réglementaire qui comprend deux niveaux :

  • la répartition des bandes de fréquences, qui décide de la destination d’usage des bandes, avec de usages gouvernementaux et des usages civils et commerciaux ;
  • l'autorisation de l’utilisation des fréquences pour la fourniture de services de communication.

L'attribution à des entreprises de télécommunications de licences d'utilisation du spectre radio fait l'objet d'appels d'offres organisés par la puissance publique. L'objectif est d'abord d'éviter les problèmes techniques tels les interférences et de gérer au mieux la ressource, mais aussi d'engendrer des recettes non négligeables pour l'État.

Publié le 13/02/2018

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