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Physics and chemistry for life sciences and the environment • Physique et chimie pour le vivant et l’environnement
Fibres de carbone sorbantes de haute surface spécifique, développées pour l’extraction sélective/non-sélective des métaux lourds, des terres rares ou des radio-éléments (utilisation en colonnes filtrantes).
Les nanotechnologies offrent de nombreuses méthodes innovantes pour le piégeage de nombreux éléments polluants, chimiques, biologiques ou encore des métaux lourds. Des méthodes de dépollution à l'aide de filtres à base de matériaux nanoporeux ou de fibres de carbone fonctionnalisées sont ainsi développées au LICSEN.
Une de ces méthodes concerne la capture sélective et simultanée de différents métaux en milieux liquides, par de nouveaux matériaux adsorbants à base de fibres de carbone. Ces recherches ont conduit à l'élaboration du procédé CYTER de recyclage et récupération des terres rares (LICSEN), aujourd'hui mis en oeuvre par la socité AJELIS.
La photocatalyse est une autre méthode de dépollution active. On vise ici à la minéralisation complète d’un polluant par des réactions d’oxydation ou de réduction à la suite de l’absorption de la lumière par un photocatalyseur. L'équipe du LEDNA s'intéresse ainsi au cas particulier de la dépollution de l’eau de ses polluants chimiques et biologiques à l'aide de nanoparticules synthétisées au laboratoire.
Nanotechnologies offer many innovative methods for trapping many polluting elements, chemical, biological or heavy metals. De-pollution methods using filters based on nanoporous materials or functionalized carbon fibers are thus developed at LICSEN.
One of these methods concerns the selective and simultaneous capture of different metals in liquid media by new adsorbent materials based on carbon fibers. This research led to the development of the CYTER process for recycling and recovery of rare earths (LICSEN), now implemented by the AJELIS company.
Photocatalysis is another method of active depollution. Here we aim at the complete mineralization of a pollutant by oxidation or reduction reactions following the absorption of light by a photocatalyst. The LEDNA team is thus interested in the special case of the depollution of water from its chemical and biological pollutants using nanoparticles synthesized in the laboratory.
Carbon fibers sorbent with high specific surface area developed for the selective / non-selective extraction of heavy metals, rare earths or radio-elements (use in filtering columns).
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Les plastiques, légers et peu onéreux, sont souvent préférés comme matériaux de contenant pour les produits alimentaires, ménagers ou de pharmacie. Une recherche active reste de mise pour garantir que le plastique choisi est bien inerte vis-à-vis du contenu et ne détériorera pas ses qualités. Ceci est d'autant plus important pour les produits pharmaceutiques, contenant des protéines qui peuvent plus facilement se dégrader. L'étude menée par deux équipes du NIMBE et de l'I2BC au CEA, associés à l'INRAE et l'IMMM, montre que les protéines solubilisées peuvent être déstabilisées par contact avec les parois du flacon, conduisant, du fait de l'agitation, à la formation d'agrégats protéiques à l'interface avec l'air, puis en en solution. Le plastique est le matériau le plus défavorable, comparé au verre ou au téflon. L'étude se poursuit avec l'étude du rôle joué par la présence de microplastique dans les milieux biologiques. |
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Dans un contexte de développement exponentiel des nanotechnologies, les nanomatériaux sont susceptibles de se disséminer dans l'environnement. Par ailleurs, les végétaux sont des éléments sensibles des écosystèmes car ils constituent un lien étroit entre les trois écosystèmes eau-sol-air, et se situent à la base de la chaine alimentaire. Il est donc essentiel d’évaluer l’impact des nanoparticules (NPs) sur les végétaux. Que deviennent les NPs déversées dans l’environnement ? Existe-t-il une capture et un transfert par les plantes ? Et si oui, pourrait-on retrouver des traces de NPs dans notre alimentation, par exemple dans notre pain ? Pour tenter de répondre à ces questions, des chercheurs ont allié leurs compétences afin de localiser les nanoparticules de TiO2 dans les végétaux et plus particulièrement dans des plantules de blé. Il a notamment été possible de doser précisément le titane présent dans les racines de blé à l'aide de la microsonde nucléaire du NIMBE*. |
| Quelle quantité d’hydrogène recèle le noyau des planètes telluriques (telles que la Terre ou Mars) ? Pour tenter de répondre à cette difficile question, une collaboration impliquant l'équipe LEEL de l'UMR NIMBE a simulé en laboratoire la ségrégation d’un alliage riche en fer dans un environnement silicaté, en recréant des conditions de pression et température analogues à celles de la formation du noyau terrestre. Les cartographies de dosage des différents éléments effectuées à l'aide de la microsonde nucléaire du NIMBE montrent, que seule une infime quantité d’hydrogène a dû incorporer le noyau des planètes telluriques, favorisant la formation précoce d’un manteau et d’une atmosphère riches en eau. |
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Pour enrichir les graines en éléments nutritifs et donc minimiser les carences nutritionnelles en Zinc dans le monde, des scientifiques travaillent sur des solutions dites de biofortification. Dans un article paru dans Nature Plants, deux communautés de chercheurs ont allié leurs compétences en biologie moléculaire et en spectroscopie pour identifier les gènes impliqués dans le transfert du zinc de la plante-mère aux graines consommables. Une première étape indispensable vers la biofortification. |
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Quelle est la plus basse température à laquelle l'eau peut rester liquide ? La surfusion de l'eau est un phénomène bien connu et des records de température ont été atteint (~ 235 K = -40 °c) par cette voie. Un autre moyen pour maintenir de l'eau liquide à des températures négatives consiste à confiner le liquide dans une structure nanométrique de matériaux poreux. A cette échelle, du fait du volume limité, les effets de surface-interface deviennent importants et une température record de 206 K (pour un diamètre de pore de 2.3 nm) a pu être atteinte ! |
M. Burton, F. Muré, A. La Spina, Instituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Catania, Italy
L'actualité nous rappelle régulièrement toute la beauté mais aussi les dangers potentiels des éruptions volcaniques. Si l'on peut apprécier le spectacle de ces phénomènes naturels parfois violents, on cherche aussi à mieux les prévoir pour protéger les populations avoisinantes et aussi à mieux comprendre leur influence sur l'évolution du climat.
Les éruptions du Stromboli (Italie) se manifestent par des explosions périodiques (~15 mn) qui projettent des fragments de lave fondue à quelques centaines de mètres au-dessus du cratère. Ce type d'explosions, ainsi qualifiées de stromboliennes, sont caractéristiques d'éruptions de nombreux autres volcans dans le monde, dont l’Etna encore récemment. Ce type d’explosions a pour origine la formation de larges poches de gaz par coalescence de petites bulles en profondeur dans le magma, qui remontent rapidement au travers des conduits volcaniques et provoquent une détente explosive à leur arrivée dans l'atmosphère. Jusqu'à présent, la profondeur de formation de ces poches était indirectement estimée à partir de l'analyse de signaux sismiques et acoustiques. La présente étude de chercheurs du Laboratoire Pierre Sue (CNRS-CEA, Saclay) et de l’Institut National de Géophysique et Volcanologie d’Italie (INGV, Catane), publiée en juillet 2007 dans Science [1], a permis de déterminer pour la première fois la profondeur d’origine des explosions du Stromboli.
