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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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Atmosphère de la Terre primitive
Avancées dans la compréhension du cycle du méthane au Précambrien

Auteur C Eeckhout.

L’atmosphère primitive et son évolution

Au Précambrien, l'atmosphère primitive de notre planète était dépourvue d’oxygène et riche en dioxyde de carbone (CO2) et en méthane, ainsi qu’en gaz soufrés provenant d’une intense activité volcanique. Elle renfermait également de l’ammoniaque à des concentrations probablement extrêmement faibles, ainsi que de très petites quantités d’hydrogène car, très légère, cette molécule s’échappe facilement vers l’espace.

Présent en abondance dans l’atmosphère, le méthane et le CO2 généraient un effet de serre suffisant pour réchauffer la planète, alors illuminée par un Soleil moins intense qu’aujourd’hui. Mais a contrario, les concentrations atmosphériques étaient telles que ce gaz était susceptible de réagir sous l’action des ultraviolets pour former des nuages d’aérosols de molécules organiques. Ces derniers auraient pu partiellement obscurcir la planète, agissant ainsi contre l’effet de serre. « C’est pourquoi, comme le souligne Kevin Lepot du Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences de l’Université de Lille, il est intéressant de comprendre quels mécanismes produisaient et/ou détruisaient le méthane sur la Terre primitive. En particulier, certains microorganismes sont capables de produire du méthane (méthanogénèse), mais aussi de l’oxyder (méthanotrophie) ». Ainsi, les stromatolites sont des formations rocheuses calcaires sédimentaires qui  résultent du développement de tapis bactériens. S’ils  sont aujourd’hui constitués essentiellement de cyanobactéries, d’autres microorganismes sont essentiels dans leur formation et ils auraient pu avoir un rôle dominant dans le passé lointain.

L'étude

Une étude conduite par une collaboration internationale de chercheurs a révélé les plus grands enrichissements en carbone 12 de stromatolites fossiles datant du Précambrien. Ces enrichissements en 12C, couplés à la présence de soufre organique, laissent penser aux chercheurs que ce serait le résultat d'une méthanotrophie anaérobie, c'est-à-dire de l'oxydation du méthane sans oxygène. L’étude démontre ainsi que la méthanotrophie anaérobie était un métabolisme actif il y a 2,7 milliards d'années. Elle aide à mieux comprendre le fonctionnement des communautés microbiennes associées aux stromatolites anciens, avant l’oxygénation de l’atmosphère terrestre, mais aussi à mieux appréhender le cycle du carbone à une époque où le méthane était un acteur majeur de l’atmosphère.

Pour en savoir plus

Source : Actualités du CNRS-INSU" http://www.insu.cnrs.fr/node/9710
Sur le Précambrien : http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s4/precambrien.html
Sur le cycle du méthane :http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/methanogenese.xml

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