progrès

A Kyoto, l’équipe du Panasonic’s Nanotechnology Research Laboratory élabore une micro-pile "au sucre" qui utilise comme carburant le glucose contenu dans le sang humain (The Engineer . 25/07/03. Sciences et Avenir. Septembre 2003). Celle-ci pourrait alimenter un pacemaker, un implant auditif ou toute autre prothèse nécessitant une alimentation électrique. "Parmi ses autres applications, on peut imaginer des robots nourris au sucre...On pourrait implanter dans le corps humain des robots-soigneurs intelligents micro ou nanométriques... ils interviendraient chirurgicalement ou par diffusion d’un médicament. Une fois leur tâche accomplie, ils n’auraient plus qu’à ressortir par l’un des orifices naturels..."

Sachant que le-risque-zéro-n’existe-pas, voilà qui promet de superbes aléas thérapeutiques, voire épidémiques. Sans compter, "dualité" aidant, la merveilleuse arme de destruction massive que pourraient constituer des robots vampires.
En admettant même la possibilité du risque zéro, le choix d’une médecine high-tech dans une société morbide plutôt qu’une prévention naturelle dans un milieu salubre, qui ne voit que ces nano-machines ne peuvent être que les produits et les agents dans le corps humain d’une machinerie totale, dont nous ne serions plus que des pièces intégrées. L’homme-machine matérialisant ainsi notre machinisme mental.

Auteur: PMO Pièces et main-d'oeuvre

Info: Dans "Aujourd'hui le nanomonde", pages 206-207

[ pharmakos ] [ nanotechnologie ] [ surenchère ]

armes nucléaires

L’uranium appauvri (UA) est doublement toxique. Chimiquement, il provoque un empoisonnement comme les autres métaux lourds (plomb, arsenic, etc.). Mais il est surtout fortement radiotoxique. C’est un déchet radioactif issu de l’enrichissement de l’uranium destiné aux réacteurs civils et militaires. 0.2% d’U235 et 99.75% d’U238 dont la demi-vie (dite "période") est de 4.5 milliards d’années (l’âge de la Terre !). Si on l’appelle "appauvri" parce que son activité est de 40%, cela ne signifie nullement qu’il est moins dangereux […]. En outre, l’UA utilisé dans l’armement est mélangé à de l’uranium issu des usines de retraitement, qui contient des produits de fission hautement radioactifs, comme l’uranium 236 (U236), le plutonium (PU238 et 239), le technétium 99 ou le ruthénium 106 qui potentialisent sa nocivité. Ainsi, au lieu de diminuer, son activité s’accroît au fil du temps, en raison de la formation rapide de sous-produits à vie beaucoup plus courte lors de sa désintégration : si, quand il est pur, il n’émet que des rayons alpha (très irradiants mais peu pénétrants), ses deux descendants, le thorium (Th234) et le protactinium (Pa234) émettent des rayons bêta et gamma (très pénétrants). Lors de l’impact sur la cible, l’UA s’enflamme au contact de l’oxygène, provoquant une chaleur extrême (entre 3000 et 6000 degrés), qui vaporise dans l’atmosphère des particules d’oxyde d’uranium de taille nanométrique […] qui échappent à toute barrière et à tout masque à gaz. […] Propagés par les vents et la pluie sur des centaines de kilomètres, ces aérosols contaminent les sols, les nappes phréatiques, la végétation, les animaux et toute la chaîne alimentaire.

Auteur: Pénochet Joëlle

Info: "A Fallujah, en Irak, l’uranium appauvri et le phosphore blanc continuent de tuer les enfants", Alterinfo, 9 septembre 2009

[ pollution ] [ malformations congénitales ]

sciences

Nous savons tous intuitivement que les liquides ordinaires s'écoulent plus rapidement au fur et à mesure que le canal dans lequel ils se trouvent se resserre, à l'instar d'une rivière qui trouve son chemin dans une succession de rapides de plus en plus étroits.
Mais qu'arriverait-il si le tuyau était si minuscule que seuls quelques atomes d'hélium superfluide pouvaient s'échapper de son extrémité en même temps ? Selon un modèle de la mécanique quantique établi depuis longtemps, l'hélium superfluide se comporterait différemment d'un liquide ordinaire: loin d'accélérer, il ralentirait.
Une équipe de chercheurs de l'Université McGill et de collaborateurs de l'Université du Vermont et de l'Université de Leipzig, en Allemagne, a réussi à réaliser une expérience dans le plus petit canal jamais utilisé - un microcanal de moins de 30 atomes de diamètre. Les chercheurs révèlent que l'écoulement de l'hélium superfluide dans ce robinet miniature semble effectivement ralentir.
"Les résultats que nous avons obtenus suggèrent qu'un robinet quantique adopte effectivement un comportement fondamentalement différent", affirme Guillaume Gervais, professeur de physique à McGill, qui a dirigé le projet. "Nous n'en avons pas encore la preuve irréfutable, mais nous croyons avoir franchi une étape importante vers la confirmation expérimentale de la théorie de Tomonaga-Luttinger dans un véritable liquide."
Les résultats de cette étude pourraient un jour contribuer à la mise au point de nouvelles technologies, comme des nanocapteurs dotés d'applications dans les systèmes GPS. Mais pour l'instant, affirme le professeur Gervais, les résultats sont intéressants simplement "parce qu'ils repoussent les limites de la compréhension des choses à l'échelle nanométrique. Nous approchons de la zone grise où tous les concepts physiques changent."

Auteur: Science Advances

Info: Internet 17 mai 2015

[ nanomonde ]

homme-machine

Elisa Vianello, chercheuse au CEA et coordinatrice du programme Edge AI, a reçu une subvention de 3 millions d'euros du Conseil européen de la recherche (ERC) dans le but de développer des dispositifs de mémoire sur silicium à l'échelle nanométrique inspirés du système nerveux des insectes. Un des objectifs de ce projet ambitieux est la mise au point de la toute première puce intelligente associée à un module neuronal local capable de traiter les données sensorielles en temps réel. Cette innovation trouve des applications dans la robotique grand public, les puces implantables pour le diagnostic médical et l'électronique portable.

La communauté de l'intelligence artificielle (IA) a récemment proposé de puissants algorithmes qui devraient permettre aux machines d'apprendre par l'expérience et d'interagir de manière autonome avec leur environnement. 

Toutefois, pour concrétiser cette ambition, des nanosystèmes dotés d'architectures de pointe de moins en moins énergivores, et dont la mémoire devra être à très haute densité, à haute résolution et dotée d’une endurance illimitée, doivent être mis en place. Si cette capacité n'existe pas encore aujourd'hui, le projet d’Elisa Vianello pourrait en ouvrir la voie : elle a découvert que différentes fonctions du système nerveux de l'insecte ressemblent étroitement aux fonctions assurées par les mémoires déterministes, probabilistes, volatiles et non volatiles.

"Comme la mémoire idéale n'existe pas aujourd'hui, le projet vise à construire une synapse hybride qui intègre différentes technologies de mémoire." Elle précise pour ce faire, s’être appuyée sur les grillons qui pour échapper à leurs prédateurs, "prennent des décisions justes à partir de données peu fiables, imprécises et lentes envoyées par leurs neurones et synapses. En examinant de près leur structure biologique, nous avons identifié une diversité de fonctions de type mémoire impliquées dans leurs systèmes sensoriels et nerveux. En combinant ces différentes fonctions, le système de traitement interne du criquet parvient à atteindre des performances remarquables et efficaces energétiquement." 

Elisa et son équipe fabriqueront des réseaux de dispositifs de mémoires physiques à l'échelle nanométrique avec l’objectif de traduire les principes biologiques des insectes en principes physiques. Ceci permettra l’apprentissage à partir d'un volume très limité de données bruitées, telles que les données mesurées en temps réel par différents capteurs (caméras, radars, capteurs cardiaques (ECG), capteurs musculaires (EMG), flux de bio-impédance et potentiellement aussi de signaux cérébraux par le biais de capteurs EEG et de sondes neuronales). 

"Les travaux d'Elisa permettront d’ouvrir de nouvelles perspectives de recherche vers des projets d’intelligence embarquée moins énergivore et capable d'apprendre en ligne", a déclaré Jean-René Lequepeys, directeur adjoint et technique du CEA-Leti, laboratoire duquel dépend Elisa Vianello. "Il s'agit d'une véritable rupture technologique et applicative qui combinera les derniers développements de la microélectronique en utilisant de nouvelles générations de mémoires non volatiles et en s'inspirant du monde vivant. Ce travail de recherche s'inscrit pleinement dans les priorités de l'institut et ouvrira de belles perspectives de premières mondiales et de commercialisation."

Auteur: Internet

Info: Sur http:wwwcea. Fr, Mars 2022. Elle obtient une bourse pour développer des mémoires à l'échelle nanométrique inspirées du système nerveux des insectes

[ épigénétique ] [ logique floue ] [ homme-animal ] [ heuristique ]

régénération

Des scientifiques découvrent accidentellement des métaux qui se réparent d'eux-mêmes sans intervention humaine.

Le concept des métaux auto-cicatrisants - ponts, vaisseaux spatiaux ou robots capables de se réparer spontanément - est peut-être un peu plus proche de la réalité. Pour la première fois, des scientifiques ont observé un métal solide réparer ses propres fissures sans intervention humaine, défiant ainsi les théories fondamentales de la science des matériaux.

"Nous n'aurions jamais pensé que le métal puisse réparer lui-même ses fissures", déclare Zhenan Bao, ingénieur chimiste à l'université de Stanford, qui n'a pas participé à la nouvelle étude. Selon la théorie conventionnelle des matériaux, l'application d'une contrainte à un métal fissuré ne peut qu'élargir les fissures. Les nouvelles découvertes "vont certainement amener les gens à repenser la manière dont nous prévoyons la fiabilité mécanique des structures et des équipements métalliques", déclare Bao.

Michael Demkowicz, spécialiste des matériaux à l'université A&M du Texas et coauteur de la nouvelle étude, récemment publiée dans Nature, a théorisé pour la première fois l'autoréparation des métaux il y a dix ans, lorsque ses simulations informatiques ont montré que les métaux solides pouvaient se "souder" d'eux-mêmes pour fermer de petites fissures. Comme les métaux ont généralement besoin de températures élevées pour changer de forme, de nombreux scientifiques pensaient que les simulations étaient erronées, explique M. Demkowicz.

"Je pensais qu'il s'agissait d'un joli modèle de jouet, mais qu'il était très difficile de l'explorer expérimentalement à l'époque", déclare Khalid Hattar, coauteur de l'étude et ingénieur nucléaire à l'université du Tennessee, à Knoxville. C'est alors qu'il est tombé sur des preuves concrètes de la théorie de Demkowicz. En 2016, il a étudié, avec des scientifiques des laboratoires nationaux Sandia, la manière dont les fissures se propagent sur des morceaux de platine de taille nanométrique dans le vide. À l'aide d'un microscope électronique spécialisé, ils ont stimulé le métal 200 fois par seconde et ont observé les fractures se propager en toile d'araignée sur sa surface. Puis, au bout d'une quarantaine de minutes, les dommages ont commencé à disparaître ; les chercheurs ont vu les fissures se reconstituer comme dans une vidéo jouée à l'envers. "Je suppose que Mike avait raison après tout", se souvient Hattar.

La capacité d'auto-réparation semble apparaître lorsque les bords d'une fissure sont suffisamment rapprochés pour que leurs atomes respectifs se lient. Dans certaines zones, les irrégularités de la structure cristalline nette d'un métal se déplacent sous l'effet d'une tension externe, telle que la force exercée par l'usure naturelle. En se déplaçant, ces irrégularités induisent une contrainte de compression qui déclenche l'effet de recollage.

L'équipe de Sandia et Demkowicz ont reproduit leurs observations avec le platine et le cuivre. Les simulations informatiques suggèrent que l'aluminium et l'argent devraient également s'auto-guérir, mais les chercheurs ne savent pas si des alliages tels que l'acier peuvent réaliser cette prouesse. Il n'est pas non plus certain que l'autoréparation puisse jamais être un outil pratique en dehors du vide ; les particules atmosphériques à l'intérieur d'une fissure peuvent l'empêcher de se recoller, explique l'équipe. Quoi qu'il en soit, ce phénomène amènera certains spécialistes des matériaux à repenser ce qu'ils savent du métal. "Dans les bonnes circonstances", déclare M. Demkowicz, "les matériaux peuvent faire des choses auxquelles nous ne nous attendions pas".

Auteur: Internet

Info: https://www.scientificamerican.com, Lucy Tu, le 1 octobre 2023

physique étonnante

Une pièce de métal fissurée s'auto-répare lors d'une expérience qui a stupéfié les scientifiques

A classer dans la catégorie "Ce n'est pas censé arriver" : Des scientifiques ont observé un métal en train de se guérir lui-même, ce qui n'avait jamais été vu auparavant. Si ce processus peut être entièrement compris et contrôlé, nous pourrions être à l'aube d'une toute nouvelle ère d'ingénierie.

Une équipe des laboratoires nationaux Sandia et de l'université A&M du Texas a testé cette résilience du métal en utilisant une technique spécialisée de microscope électronique à transmission pour tirer sur les extrémités du métal 200 fois par seconde. Ils ont ensuite observé l'autocicatrisation à très petite échelle d'un morceau de platine de 40 nanomètres d'épaisseur suspendu dans le vide.

Les fissures causées par le type de déformation décrit ci-dessus sont connues sous le nom de dommages dus à la fatigue : des contraintes et des mouvements répétés provoquent des cassures microscopiques, qui finissent par entraîner la rupture des machines ou des structures. Étonnamment, après environ 40 minutes d'observation, la fissure dans le platine a commencé à se ressouder et à se réparer d'elle-même Étonnamment, après environ 40 minutes d'observation, la fissure dans le platine a commencé à se ressouder et à se réparer avant de recommencer dans un sens différent.

"C'était absolument stupéfiant à observer de près", déclare Brad Boyce, spécialiste des matériaux aux laboratoires nationaux Sandia. "Nous ne l'avions certainement pas cherché... Ce que nous avons montré, c'est que les métaux ont leur propre capacité intrinsèque et naturelle à s'auto-guérir, au moins dans le cas de dommages causés par la fatigue à l'échelle nanométrique.

Il s'agit là de conditions précises, et nous ne savons pas encore exactement comment cela se produit ni comment nous pouvons l'utiliser. Toutefois, si l'on pense aux coûts et aux efforts nécessaires pour réparer toutes sortes de choses, des ponts aux moteurs en passant par les téléphones, on ne peut pas imaginer à quel point les métaux autoréparables pourraient faire la différence.

Bien que cette observation soit sans précédent, elle n'est pas totalement inattendue. En 2013, Michael Demkowicz, spécialiste des matériaux à l'université A&M du Texas, a travaillé sur une étude prédisant que ce type de nanocicatrisation pourrait se produire, grâce aux minuscules grains cristallins à l'intérieur des métaux qui déplacent essentiellement leurs limites en réponse au stress. Demkowicz a également travaillé sur cette dernière étude, utilisant des modèles informatiques actualisés pour montrer que ses théories, vieilles de dix ans, sur le comportement d'auto-guérison des métaux à l'échelle nanométrique correspondaient à ce qui se passait ici.

Le fait que le processus de réparation automatique se soit déroulé à température ambiante est un autre aspect prometteur de la recherche. Le métal a généralement besoin de beaucoup de chaleur pour changer de forme, mais l'expérience a été réalisée dans le vide ; il reste à voir si le même processus se produira dans les métaux conventionnels dans un environnement typique.

Une explication possible implique un processus connu sous le nom de soudure à froid, qui se produit à des températures ambiantes lorsque des surfaces métalliques se rapprochent suffisamment pour que leurs atomes respectifs s'enchevêtrent. En général, de fines couches d'air ou de contaminants interfèrent avec le processus ; dans des environnements tels que le vide spatial, les métaux purs peuvent être suffisamment rapprochés pour se coller littéralement l'un à l'autre.

"J'espère que cette découverte encouragera les chercheurs en matériaux à considérer que, dans les bonnes circonstances, les matériaux peuvent faire des choses auxquelles nous ne nous attendions pas", déclare M. Demkowicz.

Ces travaux de recherche ont été publiés dans la revue Nature.

Auteur: Internet

Info: sciencealert.com, 20 July 2023, By David Nieldhaji,

[ cicatrisation ] [ régénération ] [ science ]

réalité subatomique

Des chercheurs font une découverte importante sur le ferromagnétisme

Une équipe de chercheurs japonais vient de réaliser une percée majeure dans le domaine de la physique quantique. Leurs travaux démontrent en effet que le ferromagnétisme, un état ordonné des atomes, peut être provoqué par une augmentation de la motilité des particules, et que les forces répulsives entre les atomes sont suffisantes pour le maintenir. Voici pourquoi c'est important.

Qu’est-ce que le ferromagnétisme ?

Chaque atome d’un matériau ferromagnétique est comme un petit aimant microscopique. Imaginez alors chacun de ces atomes avec son propre nord et son propre sud magnétiques.

Normalement, ces minuscules aimants sont en proie au chaos, pointant dans toutes les directions possibles, rendant leurs effets magnétiques mutuellement insignifiants. C’est un peu comme si une foule de personnes se promenait dans toutes les directions, chacune ayant son propre itinéraire, rendant difficile de discerner une tendance générale.

Cependant, lorsque vous refroidissez ce matériau en dessous d’une température spécifique très froide, appelée température de Curie, quelque chose de magique se produit : chaque personne de cette même foule commence soudainement à suivre le même chemin, comme si elles suivaient un chef de file invisible.

Dans le monde des atomes, cela se traduit par tous les petits aimants s’alignant dans une direction commune. C’est comme si une armée d’aimants se mettait en formation, tous pointant dans la même direction avec un but commun.

Vous venez alors de créer un champ magnétique global. Cette unification des orientations magnétiques crée en effet une aimantation macroscopique que vous pouvez ressentir lorsque vous approchez un objet aimanté à proximité. C’est ce qu’on appelle le ferromagnétisme.

De nombreuses applications

On ne s’en pas forcément compte, mais ce phénomène est à la base de nombreuses technologies modernes et a un impact significatif sur notre vie quotidienne.

Pensez aux aimants sur nos réfrigérateurs, par exemple. Ils sont là, fidèles et puissants, tenant en place des photos, des listes de courses et autres souvenirs. Tout cela est rendu possible grâce à la capacité du ferromagnétisme à maintenir un champ magnétique stable, permettant aux aimants de s’attacher fermement aux surfaces métalliques.

Et que dire de nos haut-parleurs ? Ces merveilles de l’ingénierie audio tirent en effet parti du ferromagnétisme pour produire des sons que nous pouvons entendre et ressentir. Lorsque le courant électrique traverse la bobine d’un haut-parleur, il crée un champ magnétique qui interagit avec un aimant permanent, provoquant le mouvement d’un diaphragme. Ce mouvement génère alors des ondes sonores qui nous enveloppent de musique, de voix et d’effets sonores, donnant vie à nos films, chansons et podcasts préférés.

Les scanners d’IRM sont un autre exemple. Ces dispositifs révolutionnaires exploitent en effet les propriétés magnétiques des tissus corporels pour produire des images détaillées de nos organes, de nos muscles et même de notre cerveau. En appliquant un champ magnétique puissant et des ondes radio, les atomes d’hydrogène dans notre corps s’alignent et émettent des signaux détectés par l’appareil, permettant la création d’images en coupe transversale de notre anatomie interne.

Vous l’avez compris, en comprenant mieux les mécanismes sous-jacents du ferromagnétisme, les scientifiques peuvent donc exploiter cette connaissance pour développer de nouvelles technologies et améliorer celles qui existent déjà.

Cela étant dit, plus récemment, des chercheurs japonais ont fait une découverte qui étend notre compréhension de ce phénomène à des conditions et des mécanismes jusque-là inconnus.

L’ordre naît aussi du mouvement

Comme dit plus haut, traditionnellement, on pensait que le ferromagnétisme pouvait être induit par des températures très froides, où les atomes seraient suffisamment calmes pour s’aligner dans une direction commune. Ici, les scientifiques ont démontré que cet état ordonné des atomes peut également être provoqué par une augmentation de la motilité des particules.

En d’autres termes, lorsque les particules deviennent plus mobiles, les forces répulsives entre les atomes peuvent les organiser dans un état magnétique ordonné.

Cela représente une avancée majeure dans le domaine de la physique quantique, car cela élargit le concept de matière active aux systèmes quantiques.

Notez que la matière active est un état dans lequel des agents individuels s’auto-organisent et se déplacent de manière organisée sans besoin d’un contrôleur externe. Ce concept a été étudié à différentes échelles, de l’échelle nanométrique à l’échelle des animaux, mais son application au domaine quantique était jusqu’ici peu explorée.

Pour ces travaux, l’équipe dirigée par Kazuaki Takasan et Kyogo Kawaguchi, de l’Université de Tokyo, a développé un modèle théorique dans lequel les atomes imitent le comportement des agents de la matière active, comme les oiseaux en troupeau. Lorsqu’ils ont augmenté la motilité des atomes, les forces répulsives entre eux les ont réorganisés dans un état ordonné de ferromagnétisme.

Cela signifie que les spins, le moment cinétique des particules et des noyaux subatomiques, se sont alignés dans une direction, tout comme les oiseaux en troupeau font face à la même direction lorsqu’ils volent.

Image schématique du ferromagnétisme induit par l’activité dans la matière active quantique. Ici, les atomes en mouvement avec des spins présentent l’ordre ferromagnétique (c’est-à-dire s’alignant dans une direction) comme une volée d’oiseaux représentée ci-dessus. Crédits : Takasan et al 2024

Quelles implications ?

Ce résultat, obtenu par une combinaison de simulations informatiques, de théories du champ moyen et de preuves mathématiques, élargit notre compréhension de la physique quantique et ouvre de nouvelles voies de recherche pour explorer les propriétés magnétiques des matériaux à des échelles microscopiques.

Cette découverte pourrait notamment avoir un impact significatif sur le développement de nouvelles technologies basées sur les propriétés magnétiques des particules.

Par exemple, la mémoire magnétique est une technologie largement utilisée dans les dispositifs de stockage de données, tels que les disques durs et les bandes magnétiques. En comprenant mieux les mécanismes qui sous-tendent le ferromagnétisme, les scientifiques pourraient alors concevoir des matériaux magnétiques plus efficaces et plus économes en énergie pour ces applications, ce qui pourrait conduire à des capacités de stockage accrues et à des temps d’accès plus rapides pour les données.

De plus, l’informatique quantique est un domaine en plein essor qui exploite les propriétés quantiques des particules pour effectuer des calculs à une vitesse beaucoup plus rapide que les ordinateurs classiques. Les qubits, les unités de calcul de l’informatique quantique, peuvent être réalisés à l’aide de diverses plateformes, y compris des systèmes magnétiques.

La capacité de contrôler et de manipuler le ferromagnétisme à l’échelle des particules pourrait donc ouvrir de nouvelles voies pour la réalisation et la manipulation de qubits magnétiques, ce qui pourrait contribuer à la réalisation de l’informatique quantique à grande échelle.

Ce ne sont ici que des exemples. Le point à retenir est qu’en comprenant mieux les mécanismes qui sous-tendent ce phénomène, les scientifiques pourraient être en mesure de concevoir des matériaux magnétiques plus efficaces pour beaucoup d’applications.

 

Auteur: Internet

Info: https://www.science-et-vie.com - 5 mai 2024, Brice Louvet, Source : Physical Review Research.

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