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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

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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

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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

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Observation directe d'une exoplanète

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La microfluidique pour réduire la pollution

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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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Un sondage aux origines de l'Univers
Le satellite MM-Newton de l'ESA et les télescopes de l'ESO ont permis l'observation d'amas de galaxies témoignant de l'Univers à la moitié de son âge.

La Terre, la Voie Lactée et l'Univers 

La Terre est à une distance de 146.9 milliards de km du Soleil et fait partie du système solaire. Ce système dont le Soleil est l’étoile, est contenu dans un ensemble plus grand, notre galaxie : la Voie Lactée. Son diamètre en année lumière (distance que parcourt la lumière en une année) est de 100 000.

La Voie Lactée fait partie d’un groupe d’une cinquantaine de galaxies : le Groupe Local. Sa taille atteint dix millions d’années-lumière. Ses deux principales galaxies sont la Voie Lactée et la galaxie d’Andromède, séparées d’environ 2,5 millions d’années-lumière.

Il existe des ensembles beaucoup plus grands que le groupe de galaxies, ce sont des amas de galaxies. Ce sont les structures les plus grandes découvertes au sein de l’Univers. Le plus proche du Groupe Local est l’amas de la Vierge situé à 50 millions d’années-lumière. Il contient plus de 2000 galaxies visibles depuis la Terre. Son diamètre est de l’ordre de 15 millions d’années-lumière.

Voir loin : voir dans le passé 

Un sondage « XXL » de l’Univers, recouvrant une étendue du ciel 200 fois supérieure à la surface de la Lune, a été réalisé entre 2011 et 201 grâce au satellite MM-Newton de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) et aux télescopes de l'Organisation Européenne pour la Recherche en Astronomie (ESO). Ces observations en rayons X ont permis de localiser et d'identifier 450 amas de galaxies, ainsi que 22 000 galaxies actives. C'est ce qu'annonce une étude réalisée en collaboration par une centaine de scientifiques. 

L’objectif de ce sondage est de constituer un catalogue de plusieurs centaines d’amas de galaxies, situées jusqu'à des distances si lointaines qu’elles seraient observées telles qu’elles étaient lorsque l’Univers avait la moitié de son âge actuel. Car, voir loin dans l’Univers c’est voir dans  le passé, la lumière pouvant mettre jusqu’à des milliards d’années pour nous parvenir.

Actuellement, les résultats obtenus concernent 100 amas de galaxies, les plus brillants détectés par le sondage XXL. Ils ont déjà permis une première reconstruction de la structure de l’Univers jusqu’à des distances de plus de 11 milliards d'années-lumière.

Les perspectives

De telles observations permettront aux chercheurs de reconstituer l’évolution et la répartition spatiales des structures existant dans l’Univers. De plus, elles pourront permettre de tester différents scénarios cosmologiques.  Aujourd’hui les résultats obtenus remettraient déjà en question certains paramètres décrivant la physique des amas ou  le modèle cosmologique utilisé actuellement.

 

Pour en savoir plus :

Un sondage de l'Univers XXL - article du CEA

Groupes et amas de galaxie

La rédaction de Sciences en Ligne
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