NIMBE

Nanosciences et Innovation
pour les Matériaux
la Biomédecine
et l'Énergie

L'IRM (basée sur la Résonance Magnétique Nucléaire - RMN)* est une méthode d'analyse et d'imagerie bien connue pour son utilisation en médecine pour le diagnostic clinique. La technique est également très utilisée en chimie, biologie ou encore pour l'étude des matériaux.

Le graphène, matériau bidimensionnel, possède des propriétés mécaniques et électroniques remarquables pouvant permettre de multiples applications : renforcement de matériau composites, dispositifs de stockage d'énergie électrique… La réduction de taille de ce matériau 2D, en éléments de taille nanométriques bien calibrées lui apporte de nouvelles propriétés originales qui méritent d'être plus largement étudiées.

Les batteries à flux redox (RFB) présentent le grand avantage de dissocier la quantité d'énergie stockée et la puissance délivrée. Elles sont donc spécifiquement adaptées au stockage des énergies intermittentes (solaire, éolienne).

Les batteries d'accumulateurs rechargeables lithium-oxygène (Li-O2), ou lithium-air, sont des alternatives possibles aux batteries lithium-ion pour le stockage de l'énergie. Elles offrent en effet une énergie spécifique théoriquement élevée de l'ordre de ~ 3500 Wh kg-1, plus de dix fois supérieure à celle des accumulateurs Li-ion actuels.

Le CEA, associé à l’ENS Paris-Saclay, et les Universités de Rennes et de San José (USA), a développé de nouvelles molécules émettrices de lumière pour la réalisation de diodes électroluminescentes organiques (OLEDs).

Formuler un substitut sanguin capable de transporter efficacement l’oxygène, sans toxicité biologique ou chimique, et dont la préparation serait peu coûteuse pour de très grandes quantités, est un graal qui remonte au XVIIème siècle [1].

Cette étude propose une méthode innovante de détection de protéines intracellulaires qui associe fluorescence et résonance magnétique, en combinant l’utilisation d’un fluorophore activable de très petite taille et l’exploitation de la grande sensibilité d’un traceur RMN non toxique, le xénon, dont le spin nucléaire est hyperpolarisé.

Le CEA et le CNRS, et la Société CortecNet, avec le soutien de l’Agence nationale de la recherche (ANR), lancent leur laboratoire commun "Desir" (Détection efficace et sensible d'intermédiaires réactionnels par RMN). L'objectif est de développer les instruments permettant le suivi in situ de synthèses chimiques par RMN (Résonance magnétique nucléaire).

The chemical bonding in actinide compounds is usually analysed by inspecting the shape and the occupation of the orbitals or by calculating bond orders which are based on orbital overlap and occupation numbers. However, this may not give a definite answer because the choice of the partitioning method may strongly influence the result possibly leading to qualitatively different answers.

La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) est un outil puissant pour la biologie, permettant l'imagerie (IRM) ainsi que l'analyse structurelle et chimique des métabolites.

La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une technique d'analyse puissante mais peu sensible. Des enjeux majeurs en analyse chimique (détection de produits en très faibles concentrations ou étude des effets isotopiques, notamment) incitent à rechercher de nouvelles méthodes pour détecter et séparer les signaux faibles des composantes principales du signal.

Comprendre l’interaction de l’eau avec la matière est une question scientifique qui intéresse des domaines aussi divers que les sciences de la terre, la médecine, la préservation du patrimoine, mais aussi l’industrie.

La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une technique d'analyse chimique très puissante. Au-delà du contraste usuel, fonction des temps de relaxation des spins nucléaires, le décalage en fréquence du signal RMN, issu d'atomes avec un environnement moléculaire différent ("décalage chimique"), offre une sélectivité spectroscopique.

La résonance magnétique nucléaire permet l’étude de la structure et de la dynamique moléculaire par l’acquisition des spectres à haute résolution et la mesure des temps de relaxation.

Dans le cadre d’une collaboration entre l'IRAMIS/SIS2M et le DSV/iBiTec-S, une architecture moléculaire générique à base de cryptophane a été développée, donnant accès à des composés hydrosolubles et fonctionnalisables destinés à l’imagerie par résonance magnétique du 129Xe.  

En biologie et médecine, l'histopathologie est l'évaluation clinique des tissus, pour laquelle la RMN, technique incontournable, permet de déterminer la structure chimique des prélèvements. L’enjeu est ici de trouver une instrumentation et une méthode de RMN pour l'analyse automatisée de la composition métabolique des très petites quantités de matière biologique.

Les chimistes de la DSV (CEA-Direction des Sciences du vivant) et les physiciens de la DSM (CEA-Direction des sciences de la matière) spécialistes de la Résonance magnétique nucléaire (RMN) ont développé une technique en RMN du solide pour mesurer de grandes distances entre atomes.

En résonance magnétique nucléaire dont l'application la plus connue est l'IRM, on mesure usuellement, aux bornes d'une bobine, la tension qui reflète l'induction créé par l'aimantation nucléaire mise préalablement en précession par une impulsion radiofréquence.

Liquid-state NMR is a very powerful method for chemical analysis but it suffers from inherent low sensitivity due to the weak involved energies, which leads to small thermal equilibrium polarization. A solution consists in resorting to transiently polarized nuclear spin systems such as those prepared by optical pumping or dynamic nuclear polarization. Nevertheless, the direct extension of the whole liquid-state NMR techniques to these systems might be less straightforward than anticipated.

L'expérience humaine nous a beaucoup appris sur la toxicité des métaux lourds, surtout dans des conditions d’intoxication aiguë impliquant des doses fortes pendant une courte période.