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Un moteur moléculaire à effet tunnel

Credit: Empa
Un moteur quantique
Comme d’autres moteurs moléculaires de cette échelle, le fonctionnement de ce nanomoteur conçu à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), met en jeu la mécanique quantique. Mais l’originalité de ce nouveau moteur réside dans le fait que la cause-même ...

Photo-ionisation

A photo of the COLTRIMS reaction microscope built by Alexander Hartung as part of his doctoral research in the experiment hall of the Faculty of Physics. Credit: Alexander Hartung.

La quantité de mouvement de la lumière

Bien que de masse nulle, la lumière possède une quantité de mouvement ...

Vers de nouvelles technologies de chargeurs

Image Vedecom - DR

Des composants indispensables

De nombreux appareils électriques fonctionnant sur piles ont besoin d’être chargés régulièrement. On emploie donc des accumulateurs électrochimiques. Ces derniers sont rechargeables un très grand nombre de fois, contrairement aux piles. Téléphones ...

Un micro-accélérateur de particules

Vue du tunnel du LHC - Auteur : Maximilien Brice, CERN

Des ondes électromagnétiques pour accélérer les particules

Les physiciens de l’infiniment petit emploient des accélérateurs pour communiquer aux particules de très grandes vitesses afin de produire des collisions énergétiques. Au CERN par exemple, ...

Tromper une caméra thermique

Caméras thermiques : « filmer la température »

Tout corps, en raison de sa température, émet par sa surface un rayonnement dont le spectre (fréquence ou longueur d’onde en abscisse, intensité en ordonnée) couvre théoriquement toute la gamme des ondes électromagnétiques, l’intensité de l’émission variant ...

Piles bêtavoltaïques au carbone 14 recyclé

Des piles « bêtavoltaïques »

Certains noyaux radioactifs, généralement ceux possédant trop de neutrons par rapport à leurs protons, transmutent un neutron en proton, électron et antineutrino. Cette réaction s’appelle la radioactivité bêta moins et s’écrit n -> p + e- + v. L’électron ...

Une forêt tropicale en Antarctique

Vue d'artiste de cette forêt (C) Alfred-Wegener-Institut, James McKay, Creative Commons licence C-BY 4.0
Un sol bien conservé

Des chercheurs de l'Institut Alfred-Wegener ont découvert un sol forestier du Crétacé très bien préservé dans les fonds marins proches du continent Antarctique. Une carotte sédimentaire a été prélevée en 2017 près du glacier de l'île de Pine Island. L’aspect de cette carotte a retenu l’attention des chercheurs : « la coloration inhabituelle de la couche sédimentaire située entre 27 et 30 m de profondeur différait nettement des couches supérieures » explique Dr. Johann Klages, géologue et principal auteur principal de cette étude, parue dans la revue Nature.

L’excellente préservation de ce sol vieux de 90 millions d’années a permis d'identifier des traces de pollen, de spores, des restes de plantes à fleurs avec leurs cellules individuelles et tout un réseau dense de racines. Ces informations précieuses issues des fossiles suggèrent un paysage étonnant dans l’Antarctique occidentale, à l’époque des Dinosaures : une région couverte par une forêt tropicale marécageuse, avec de nombreux conifères et des fougères arborescentes. L’un des chercheurs, le Professeur Salzmann, compare ainsi cette forêt ancestrale aux forêts qu’on peut trouver actuellement en Nouvelle-Zélande.

Une concentration en dioxyde de carbone revue à la hausse

Le Crétacé correspond à l’une des périodes les plus chaudes sur Terre, au cours des dernières 140 millions d’années, également caractérisée par un niveau élevé des océans.

L'étude approfondie des sédiments suggère une pluviométrie importante et une température annuelle moyenne de 12 °C, et de 19 °C l'été. Pour une région privée de soleil 4 mois par an durant la nuit polaire, ces niveaux sont incompatibles avec la présence d'une calotte glaciaire telle que celle existant actuellement. 

Ces conditions climatiques seraient dues à une forte concentration en dioxyde de carbone dans l'atmosphère, expliquant un climat aussi tempéré sous de telles latitudes (82° S). « Avant cette étude, l’hypothèse généralement admise était que la concentration de dioxyde de carbone moyenne globale durant le Crétacé était d’environ 1 000 parties par million. Mais les résultats de nos simulations font ressortir des concentrations de 1 120 à 1 680 ppm », explique le Professeur Gerrit Lohmann.

Péripéties géologiques 
A l'époque du dépôt de ces sédiments, l'Ouest du continent Antarctique et la Zélande étaient sur le point de se séparer. Après ce phénomène d'expansion des fonds océaniques, le phénomène de subduction prit le dessus, ce qui explique que les couches géologiques se retrouvent sous les fonds marins aujourd'hui. D'autre part, durant la glaciation de l'Antarctique occidental, il y a 30-35 millions d'années, des sédiments du plateau continental ont été charriés par les glaciers jusqu'au fond des mers. Ces deux processus expliquent la situation actuelle de ces couches sédimentaires.

Publié le 20/04/2020

En savoir plus :

L’étude complète publiée sur Nature : https://www.nature.com/articles/s41586-020-2148-5.epdf?referrer_access_token=zdctooWmIkrZLMYcqEl3U9RgN0jAjWel9jnR3ZoTv0MUgcU_4QsUvTrkUoSjhemG2b7YiuOYcHX9_0y__xu3XNKefb2foLtaKkLSuC-ua6aP_DA6Dtn0lXmUktYhjhgi9WwJE1fE_36_XtVA2KwB93HaQ8wk_UUynIoIdrgcd8S9ueUzjsMPvYNwqv-QUVQoWFr6_aFQ4_u83nIfNchI09TYs3o1TMuRAHdsZTEf_ijt3gOUn6b2CaRIKPg1oo3549YEK19x3Har1IJCoasnyTEzSpIvtsbWkZ__2XEfH-s=&tracking_referrer=www.cbsnews.com

 

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Des nano-balances pour peser des virus
Une équipe de chercheurs français a, pour la première fois, mis en place un système de mesure capable de peser des nano-objets.

Mesurer le nano monde

Un nano-objet a par définition des dimensions de l'ordre du nanomètre soit (10-9 m). À titre de comparaison, le diamètre d'un cheveu mesure entre 50 et 100 micromètres (10-6 m).

Les nano-objets comprennent entre autres les nanoparticules, naturelles (poussières émises par les volcans, ou produites par érosion) ou d'origine anthropique. Ces dernières sont notamment présentes dans les gaz d'échappement des moteurs à combution ou manufacturées telles que le noir de carbone que l'on retrouve dans les pneus ou les semelles de chaussures, ou encore le dioxyde de titane, présent dans le dentifrice, les peintures blanches et les crèmes solaires. Autres nano-objets : les nanocristaux, les nanotubes, ou encore les virus.

Alors que l'on sait déterminer les masses d'objets de grande dimension ou celles de particules telles que l'électron, les masses des nano-objets sont délicates à mesurer.
 

La mesure

La masse est un paramètre clé dans l'étude, la caractérisation est l'identification des nano-objets. Or, les spectromètres de masse actuels atteignent leurs limites au-delà du mégadalton (1 dalton équivaut à la masse d'un atome d'hydrogène), jusqu'au gigadalton. En effet, pour mesurer leur masse, il faut ioniser les particules et mesurer un changement de trajectoire lorsque des champs électromagnétiques leur sont appliqués, ce qui s'avère difficile lorsqu'il s'agit de particules "lourdes".

Une équipe composée de chercheurs du CEA, du CNRS, de l’Inserm, et des Universités Grenoble-Alpes et Paris-Sud a développé une nouvelle technique de spectrométrie de masse, une nano-balance, qui permet de mesurer minutieusement les objets de taille nanométrique. Cette nano-balance est constituée de trois étages : le premier se charge de nébuliser (transformer un liquide en un brouillard de petites gouttelettes) les nanoparticules présentes dans la solution. Le deuxième étage est constitué de lentilles qui focalisent le faisceau de particules, et le dernier effectue la pesée de ces particules grâce à des nanorésonateurs mécaniques. Comme les cordes d'un guitare, les nanorésonateurs "vibrent" à une fréquence particulière. Lorsqu'une particule atterrit à la surface d'un résonateur, cela modifie sa fréquence et c'est ce changement de fréquence qui permet de déterminer la masse de la particule.

Cette nouvelle méthode de mesure a été appliquée à un virus bactériophage (le phage T5) dont on ne disposait jusuqu'à présent que d'une estimation de la masse. D'une taille de 93 nanomètres, la capside virale pèse environ 100 mégadaltons. Cette technique va permettre, sans recourir à l'ionisation, de mesurer avec précision les masses de virus, de biomarqueurs pathologiques (cancers, maladies dégénératives, etc.), ou encore de nanoparticules synthétiques à visée biomédicale.

Sébastien Hentz, chercheur au CEA précise que: « dans le cadre de la phagothérapie, des virus bactériophages sont produits pour infecter des bactéries particulières (alternative à l’antiobiothérapie classique). Les laboratoires doivent s’assurer que cette production est stable et que les propriétés de ces virus sont bien celles attendues. La mesure de la masse est un des contrôles possibles.»

Cela pourrait permettre par exemple un contrôle-qualité du phage T5 ou d'autres bactériophages que l'on envisage d'utiliser pour traiter des maladies infectieuses d'origine bactérienne.

Publié le 09/01/2019

En savoir plus:

Yassa HARBANE
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