Pages scientifiques 2010
Les outils de l’irradiation
L'IRAMIS dispose d'un large éventail de dispositifs dédiés aux études sous irradiation :
 Accélérateur d'électrons pulsés ALIENOR du NIMBE pour l'étude de la radiolyse.
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The characterization of the primary events that are induced by absorption of UV radiation by DNA is important in two respects. On the one hand, it sheds light on the fundamental processes involved in the UV-induced damage to the genetic code. On the other hand, the determination of the factors that govern the DNA optical properties may contribute to the design of DNA-inspired materials for optoelectronics.
In this context, we study various DNA systems in solution:
► monomeric chromophores: bases, nucleosides, nucleotides
Dans la littérature, piéger du Cuivre (CuII) sur des surfaces de silice est bien décrit mais le contrôle de la quantité de CuII piégé, reste difficile.
Nous avons développé une méthode afin de contrôler précisement la quantité de cuivre sur des matériaux mésoporeux, SBA-15. La réaction se déroule dans des conditions douces. Elle est terminée après 10 minutes à température ambiante dans une solution aqueuse. La clé du succès de ce contrôle, est la présence du complexe [Cu(NH3)3(H2O)3]2+, dans la solution réactionnelle. La capacité de bien contrôler la quantité de cuivre greffé sur des surfaces de silice, permet l’utilisation des matériaux comme SBA-15 Cu, pour des études appliquées.
Par exemple, la formation d’H2 par irradiation des électrons, est particulièrement intéressante pour le stockage des déchets nucléaires. En effet, les quantités d’H2 produites lors de l’irradiation des matériaux SBA-15 ou des matériaux SBA-15 Cu, sont très différentes. Dans le cas de SBA-15 Cu, ces quantités sont très réduites en comparaison du matériau initial SBA-15. Cette diminution drastique, est attribuée directement aux atomes de cuivre liés à la surface.
Une autre technique a été développée pour générer des chaînes polymères hydrophiles et biocompatibles à la surface de nanoparticules. Il s’agit d’une approche "grafting to" couplée à de la chimie "click" qui nous a permis de greffer de manière efficace, divers polymères préalablement définis, sur des nanoparticules.
En particulier, le greffage de polymères biocompatibles tels que le PEG (polyéthylène glycol) ou la PCL (polycaprolactone), est souvent incontournable lorsque l’on envisage des applications dans les biotechnologies. La chimie "click" regroupe un ensemble de réactions telles que la cycloaddition azoture/alcyne (CuAAC) ou la réaction thiol-ène, qui présentent une efficacité excellente avec un rendement élevé, une tolérance à de nombreux groupes fonctionnels, et peuvent être conduites dans des conditions douces. Ce procédé a été utilisé avec succès sur des nanoparticules de silicium et de platine.
Les nanoparticules de platine fonctionnalisées présentent des propriétés catalytiques qui les rendent particulièrement intéressantes pour l’élaboration de biocapteurs électrochimiques. L’objectif ici est de créer des structures hybrides à base de nanoparticules greffées de polymères et d’enzymes, pour la construction de sondes à glucose.
La première étape consiste en la polymérisation contrôlée en surface, suivie d’une hydrolyse pour former une couronne de polymère hydrophile, permettant de rendre les objets solubles dans l’eau. Après l'activation de cette couronne, on procède au greffage de l’enzyme.
La diffusion de neutrons aux petits angles (DNPA) est particulièrement bien adaptée pour caractériser ce type d’objets bi-composants, en solution. Le signal de la couronne polymère a été particulièrement étudié en « matchant » (c’est à dire en l’annulant) la contribution du cœur de platine. A partir de l’ajustement de ce spectre, nous pouvons en déduire la taille de nos objets, le nombre et la masse molaire des chaînes. Afin d’étudier les propriétés électrochimiques de ces nano-objets, il est nécessaire de les transférer sur des eléctrodes. Pour cela, nous avons utilisé la technique Langmuir-Blodgett (LB) à partir de laquelle nous avons élaboré deux types de structures en 2D (film LB et brosse polymère), sur lesquelles l’enzyme a été immobilisée.
Après avoir caractérisé ces systèmes, l’étude de leur comportement électrochimique, a mis en évidence des différences significatives, liées à leur structure et leur composition.
Dans les cellules vivantes, les nanopores protéiques sont omniprésents dans les membranes séparant soit les différents compartiments cellulaires ou bien la cellule de son environnement. Ils sont utilisés pour établir des communications chimiques ou électriques mais peuvent aussi avoir un rôle dans le repliement correct de certaines protéines. Récemment, on note un intérêt important et croissant pour le développement d’analogues artificiels de ces nanopores qui pourraient être utilisés comme éléments de détection pour les sondes chimiques et biochimiques ou pour des études plus fondamentales in vitro des processus de translocation (c'est-à-dire des processus de transport d’une molécule de part et d’autre d’une membrane).
Dans ce contexte, le travail réalisé au sein du groupe "ddiffusion aux petits angles" s’oriente principalement vers la fabrication et la caractérisation de pore unique dans des membranes du polymère (polycarbonate, polyimide). Ces pores artificiels sont fabriqués en collaboration avec le LSI et le CIMAP par irradiation avec des ions lourds suivie d’une attaque chimique sélective. Au moyen d’une surveillance électrique appropriée pendant le procédé, il est possible de détecter le moment exact du percement et de contrôler ainsi le diamètre du pore à l’échelle nanométrique.
Les pores ainsi obtenues sont ensuite caractérisées par microscopie à balayage (électronique ou laser), par des expériences de voltage-clamp et des mesures de potentiel électrocinétique. L’étape suivante sera d'employer ces pores artificiels pour étudier la translocation des protéines en liaison avec leur structure et leur conformation native ou dépliée.
Les nanoaimants moléculaires forment des systèmes magnétiques discrets isolés, composés d’un nombre fini d’atomes magnétiques, qui présentent donc des effets quantiques par rapport aux systèmes classiques de dimension infinie. Le composé moléculaire cyclique de taille nanométrique [Cr8Cd][1], synthétisé à l’Université de Manchester (UK), constitue un modèle de chaîne antiferromagnétique finie de spins 3/2 portés par les huit ions Cr3+, le cycle étant interrompu par un ion Cd2+ diamagnétique. Le couplage antiferromagnétique entre ions Cr3+ proches voisins, via les ligands organiques pontants, conduit à un état fondamental singlet de spin total Stot = 0 et à des états excités de spin entier Stot = 1, 2, ... L’application d’un fort champ magnétique à basse température selon une direction perpendiculaire au cycle provoque une levée de dégénérescence des états excités et l’apparition de niveaux de spin Stot ≠ 0 d’énergie inférieure à celle de l’état fondamental en champ nul (Stot = 0). Ainsi, l’état fondamental est un état (Stot = 1) pour un champ appliqué de 4.5 Tesla, puis un état (Stot = 2) pour 9 Tesla. La densité de spin expérimentale induite dans ces deux différents états, déterminée par diffraction de neutrons polarisés sur monocristal (D3 à l’ILL et 5C1 au LLB), met en évidence une distribution non-uniforme des moments magnétiques sur la chaîne de Cr3+, avec une accumulation de densité de spin positive aux extrémités de la chaîne.
The improvement of the mechanical properties of polymer films by inclusion of mineral particles is a well known industrial practice used since the end of the XIX century. A classical example is the rubber industry for which the addition of carbon black as fillers permits to increase the elastic modulus of the pneumatics. Nevertheless, the mechanisms which govern the reinforcement properties are still not completely described by experiments and theory.
More recently, the use of fillers of nanometric size and of controlled geometry like colloidal silica allowed significant advances in the understanding of these mechanisms and in the conception of innovative materials. In this context, an original approach is to try to improve and to control the specific properties of the material with an external trigger like a magnetic field. We have obtained polymer films with anisotropic mechanical properties by inclusion of magnetic particles inside the matrix which can be aggregated in a controlled way during the film processing and oriented with an external magnetic field. The orientation of the fillers during the processing condition with the field is a new approach when magnetic composites are usually exploited to modulate the mechanical properties after the synthesis. More...
The concept of "spin ladder" originally appeared to study the theoretically still controversial antiferromagnet (AF) 2D square lattice in high temperature superconducting cuprates starting from a well understood 1D AF chain [1-2]. They can been schematized as an array of finite number of coupled chains .The motivation of theoretical investigations has been to test how the one-dimensional (1D) S=1/2 AF chain system (n=1), that is rigorously solved even when doped with carriers, could be connected to the 2D square lattice (n=∞) that in turn encounters various theoretical difficulties and is far from being understood. Experimentally, Srn-1CunO2n-1 has been the only example representing a generalized spin-ladder system [3-5]. More...
In 1893 Sir William Armstrong reported a remarkable experiment: if a high voltage is established between two wine-glasses filled to the brim with pure water and connected by a cotton thread, a rope of water is formed and remains suspended between the lips of the two glasses. This "water bridge" can subsist for a few seconds even once the thread has been removed [1].
Recently, a group of physicists from Graz University, Austria [2] succeeded on establishing a bridge (without any thread!) between the two glasses under a voltage of 20 kV. The length of the bridge may reach values larger than 1 cm, its diameter is of the order of a few mm and the lifetime currently exceeds 1 hour. Under the effect of the electrical field, the local temperature increases and reaches 60° C, a temperature sufficient to break the bridge. More...
Voir aussi le fait marquant :
- Des neutrons pour étudier la structure de l'eau : le pont d'eau lourde
/ See also the IRAMIS highlight:
- Neutrons to investigate the structure of water : the heavy water bridge
Light-harvesting antennae are pigment-protein complexes involved in light-absorption and excitation energy transfer (EET) to the so-called "reaction center" complexes, where the photochemical processes of photosynthesis take place. C-phycocyanin (C-PC) is one component of the phycobilisome, the light-harvesting system of cyanobacteria [1]. In phycobilisomes, EET is a highly efficient key event [2-3], where light-induced dynamics of the antenna pigment/protein complexes may play a role [4-7].
To detect fast and localized protein motions at room temperature, related to light absorption and EET in the isolated pigment/C-PC protein system, as well as to investigate the timescale of such dynamical changes, we developed a new experimental setup on the time-of-flight spectrometer MIBEMOL (LLB, France). This new "time-resolved" method was technically challenging, since we had to synchronize pulsed inelastic neutron scattering measurements with repetitive light excitations. The principle of the experimental setup is shown in Fig. 1. The laser was fixed outside the sample well of MIBEMOL spectrometer, perpendicularly to the neutron beam and in front of the detectors (Fig. 1A). The photon beam was directly aimed on the sample through the 10 mm-diameter hole of an "integrating sphere" (Fig. 1, B and C), without any additional optical device. We used a spherical and hollow aluminium chamber, containing a highly reflective and diffusing interior coating, to illuminate the sample inside uniformly. More...
Following the synthesis by the ribosome, to carry out its biological function, a protein much fold into a single, well defined conformational state: the native state. Protein folding is thus the physico-chemical process by which a polypeptidic chain undergoes a structural change from an ensemble of coil like structure up to the unique structure encoded in its amino-acid sequence. This process is fascinating and remains one of the most challenging problems of structural biology. Protein misfolding is involved in number of pathologies such as BSE an Alzheimer diseases. More...
The use of agricultural resources for industrial purposes will undoubtly be one of the major challenges of the 21 st century. Organic biosynthons used in chemistry should progressively replace those coming from fossil fuels. Our work on dispersions of fatty acids and hydroxylated derivatives forms part of these efforts in that it seeks to demonstrate the potential contribution of fatty acids (which may be extracted from plants) as a new class of surface active agents. Dispersions of fatty acid and their hydroxyl derivatives are thus studied in solution in order to generate a new class of surface active agents for foaming and emulsifying properties.
However, it is known that fatty acids and their hydroxylated derivatives are insoluble in water. Our initial studies thus targeted the physiochemical conditions which would enable dispersion of these compounds. Using commercial fatty acids as model systems, we produced dispersions by using a large variety of counter-ions such as soluble organic amines (ethanolamine, lysine...). These salts made it possible to obtain homogeneous dispersions with considerable polymorphism, which formed micelles [1], vesicles [2], nanotubes [3, 4], cones [5] and torsades [6]. Preliminary studies in foams and emulsions have demonstrated that their stability differs as a function of polymorphism [7]. More...
This work is part of a theoretical project which aims to unravel the mechanism at work in the high temperature cuprate superconductors. In the recent article [1] we have studied the role of spin fluctuations, and namely of the collective spin mode, for the superconducting pairing and numerous electronic anomalies observed in cuprates. This mode strongly coupled to the electrons (which develops in the vicinity of the antiferromagnetic wave vector and has an anomalous downward dispersion) was first predicted theoretically [2] and then observed by neutrons [3]. More...
This study investigates the long term behavior of glasses used for confinement of nuclear wastes. The results have been obtained from a fruitful collaboration between different CEA laboratories (LLB, LIONS, CEA Marcoule) and the Ecole Polytechnique. The corrosion process of the glasses by water creates at the glass surfaces, an alteration porous layer, hydrated and amorphous, called "gel". This gel, which is the result of the release of soluble elements, of hydrolyses and of silica network recondensation can in specific conditions strongly limit the exchange process between the glass and the solution. Our hypothesis to describe this phenomenon is the closure of the gel porosity. More...
Using conjugated polymers as the active materials in electronic and optoelectronic devices opens up the possibility of fabricating all-polymer devices using solution processing technologies. The fabrication of good quality field-effect transistors (FETs) is crucial to a number of polymer-based devices, such as active matrix displays and integrated circuits. Central to FET operation is the dielectric/semiconductor interface. Here we look at the interface between a polymer gate dielectric and a conjugated polymer, using neutron reflectivity. By using a mixed solvent (toluene/cyclohexane) to deposit the conjugated polymer directly on top of the polymer dielectric we are able to fabricate bilayer FET architectures with systematically controlled interfacial roughness, and study the impact on transistor performance. More...
The strongly interacting conduction electrons can be accurately represented as a gas of weakly interacting electron-like excitations. This description, known as Fermi liquid theory, works for many metallic systems. However, over the past two decades, new types of metallic materials with strongly correlated electrons have been discovered that do not fit this standard description. The list includes the superconducting copper oxides and many other materials. More...
BiFeO3 is a multiferroic materials in which ferroelectric and anti-ferromagnetic orders coexist well above room temperature (TN=643 K, TC=1093 K), with a high polarization (over 100 μC/cm2 [1]). We have shown at the LLB by neutron diffraction that these two order parameters interact and that the magnetization of the material can be modified by the application of an electric field. This opens the way towards the implementation of this material in spintronic devices in which magnetization could be controlled by a small electrical voltage rather than by currents or magnetic fields.
Although magnetoelectric materials have been known for decades, no direct proof of the coupling between the two co-existing physical effects had been reported in the literature. We have demonstrated this magneto-electric coupling by neutron diffraction on BiFeO3 single crystals. One key to success was the exceptional quality of the high purity single crystals which are magnetically and electrically single domain. More...
The pseudogap region of the phase diagram is an important unsolved puzzle in the field of hightransition-temperature (Tc) superconductivity, characterized by anomalous physical properties below a certain temperature, T*[1]. In contrast to the superconducting temperature Tc which exhibits a dome-like shape, the pseudogap phase is observed only at low doping in the underdoped region of the cuprates phase diagram. There are open questions about the number of distinct phases and the possible presence of a quantum-critical point underneath the superconducting dome. More...
Contacts CEA : denis.lhote@cea.fr et francois.ladieu@cea.fr
La transition vitreuse est un phénomène commun à des systèmes très différents : liquides organiques simples que l’on surfond en abaissant leur température T bien au dessous de leur température de cristallisation, colloïdes dont on augmente la fraction volumique φ de particules en suspension… tous ces systèmes présentent des phénoménologies « voisines ». En particulier ils subissent tous un « ralentissement visqueux » spectaculaire : une variation modeste du paramètre pilotant la transition (T ou φ) entraine une augmentation gigantesque du temps de relaxation τ du système, et donc de la viscosité. On définit conventionnellement la transition vitreuse par τ = 100s, pour signifier qu’alors le système est devenu « solide », il ne relaxe plus, tout au moins sur une échelle de temps macroscopique raisonnable.
L’universalité de la transition vitreuse, et le fait que τ atteigne des valeurs macroscopiques suggèrent que cette transition puisse avoir des points communs avec les transitions de phase. En particulier, la question d’une longueur de corrélation ξ qui augmente à mesure que l’on se rapproche de la transition a été posée sur le plan théorique. Cependant, contrairement aux transitions de phase usuelles, les spectres de diffraction (par exemple de neutrons) ne montrent aucune évolution spectaculaire lorsque l’on franchit la transition vitreuse. Ainsi, la croissance de cette longueur de corrélation pressentie ξ a finalement échappé à toute mise en évidence directe depuis plusieurs décennies.
La solution de ce problème pourrait résider dans la notion « d’hétérogénéités dynamiques » selon laquelle ce sont les évolutions dynamiques des Ncorr particules des régions de taille ξ qui sont corrélées: ce qui définit ξ n’est pas que tous ses constituants présentent un ordre spatial, mais c’est qu’ils bougent ensemble (ou plus généralement de façon corrélée). Pour tester cette idée il faut mesurer des observables « inhabituelles », à savoir la fonction de corrélation spatio-temporelle à 4 points (et non plus à 2 points) ou encore la susceptibilité non linéaire X3 (et non plus la susceptibilité linéaire).
Il a été recemment prédit que la susceptibilité non linéaire (adimensionnée) X3 était directement proportionelle à Ncorr. Nous avons conçu et mis au point une expérience de mesure de la susceptibilité non linéaire où l’on applique une tension aux électrodes d’un condensateur contenant le liquide surfondu, à une fréquence fondamentale ω tandis que la détection du courant I3ω se fait à la fréquence triple 3ω. Notre expérience utilise un montage original en pont permettant de s’affranchir de toutes les non linéarités des appareils de mesure, et d’atteindre une résolution I3ω /I1ω de 10-7, nécessaire pour la mesure des effets non linéaires recherchés. La figure, extraite de la référence [1], montre, pour le cas du glycérol, la variation en fréquence de la susceptibilité non linéaire X3 pour 5 températures juste au dessus de Tg = 190K. A T fixée, X3 est maximale pour une fréquence de l’ordre de 1/τ (les flèches de couleur correspondent à ω ~1/τ) : ceci traduit que les corrélations ne survivent que durant un temps de l’ordre de τ -ensuite le liquide coule, détruisant les corrélations et en construisant de nouvelles-. Par ailleurs, la hauteur de la bosse de X3 est proportionnelle à Ncorr, via un facteur (inconnu) dont on peut assurer théoriquement qu’il ne dépend pas de la température. On voit sur la Figure que la hauteur de la bosse de X3 augmente lorsque T → Tg : ceci donne, pour la première fois, directement accès à la croissance de Ncorr lorsqu’on abaisse la température. Le caractère modeste de l’augmentation de Ncorr en température (40% entre 225K et 194K) peut surprendre : en fait, il est très raisonnable de penser que ceci est suffisant pour augmenter τ de 6 ordres de grandeur car Ncorr entre dans la valeur de l’énergie d’activation donnant τ. Cette variation de Ncorr est d’ailleurs proche de celle trouvée par d’autres méthodes, plus indirectes, basées sur la dépendance en température de la susceptibilité linéaire (voir page sur le linéaire).
Qualitativement, ceci permet de rapprocher la transition de vitreuse du cadre général des transitions de phase, et donc de comprendre l’ubiquité de la phénoménologie de la transition vitreuse. En effet, les particularités moléculaires propres à chaque liquide deviennent de moins en moins importantes lorsqu’on abaisse la température, à cause de la croissance de Ncorr qui est l’échelle pilotant la physique du système.
[1] Evidence of growing spatial correlations at the glass transition from nonlinear response experiments
C. Crauste-Thibierge, C. Brun, F. Ladieu, D. L’Hôte, G. Biroli, J.-P. Bouchaud, Phys. Rev. Lett, 104, 165703, (2010).
Collaboration :
- 1SPEC (CNRS URA 2464), DSM/IRAMIS CEA Saclay, Bâtiment 772, F-91191 Gif-sur-Yvette France
- 2Institut de Physique Théorique, CEA, (CNRS URA 2306), 91191 Gif-sur-Yvette, France
- 3Science Finance, Capital Fund Management, 6, Bd. Haussmann, 75009 Paris, France
En mettant des nanoparticules magnétiques en suspension dans un liquide, on obtient un ferrofluide. Ce dernier a les propriétés mécaniques d’un liquide et celles d’un matériau magnétique à température élevé (paramagnétisme). Les ferrofluides ont de nombreuses applications, par exemple dans les technologies aérospatiales, le transfert de chaleur ou la médecine. Au-delà de ces applications, les physiciens s’intéressent à ces assemblées de nanoparticules magnétiques (en interaction ou non) en suspension car elles peuvent être utilisées pour étudier certains problèmes fondamentaux de physique statistique.
Nous proposons une étude expérimentale de la transition vitreuse des liquides moléculaires en utilisant des ferrofluides (Fig. 1). Lorsqu’ils sont progressivement refroidis, certains liquides (e.g. glycérol ou huile hydrocarbonée) ne cristallisent pas : ils restent dans un état de liquide surfondu et, si le refroidissement est poursuivi, ils présentent le phénomène de transition vitreuse pour une température Tg en dessous de laquelle ils ne coulent plus. Que se passe-t-il à cette transition ? Pour aussi ancienne qu’elle soit, cette question n’est toujours pas résolue actuellement. Une de ses problématiques centrales est celle d’hétérogénéité dynamique : le liquide serait une juxtaposition de zones rapides ou lentes de taille nanométrique. Ceci devrait avoir des conséquences importantes sur la mobilité rotationnelle des nanoparticules magnétiques en suspension (Fig 2). Nous visons à sonder cette transition à l’aide de mesures de susceptibilité magnétique en ac grâce à un magnétomètre à SQUID (Superconducting quantum Interference Device). Les expériences projetées feront appel aux techniques de basses températures, magnétométrie ultra-sensible, mesures faible niveau, acquisition automatisée, analyses statistiques de données, etc.
Measurements of very weak field (down to the femtotesla range) have been mainly addressed by low-Tc SQUIDS. We have proposed in 2004 the principle of a new sensor, based on spin-electronics, to offer extremely good sensitivity for measurements of magnetic fields over a wide range of frequency (dc to hundreds of MHz).
These sensors, called mixed sensors, are based on the association of a sensitive field sensor (Giant Magnetoresistance or Tunnel Magnetoresistance) and of an efficient flux-to-field transformer. The transformer is a cm size superconducting loop containg a micron size constriction. When an external field is applied perpendicular to the loop, a supercurrent is generated, to prevent the entrance of the field in the loop. This supercurrent reaches a very high density when passing through the constriction. The stray field lines due to this current can be locally hundreds to thousands times larger than the applied field. If one locates a GMR or TMR element on top or below the constriction, it will collect this locally enhanced field lines and a change in the resistance of the GMR (TMR) element can be measured (see Figure 1).
This device is fully made out of thin film technology, and can be either using a low-Tc (typically Nb) loop or a High-Tc (YBaCuO) loop. In the first case, liquid helium cooling is required whereas in the second one only nitrogen cooling is necessary.
Cindy Lynn ROUNTREE,
Coll: Mehdi TALAMALI, Damien VANDEMBROUCQ, (Laboratoire PMMH, ESPCI, Paris,)
Elisabeth BOUCHAUD (CEA-SPEC)
Stéphane ROUX (LMT, ENS-Cachan/CNRS-UMR 8535/Université Paris VI)
Recently many scientists have dedicated an enormous number of research hours to understanding the structure, the dynamics and the mechanical properties of amorphous material, but despite this effort they remain ill-understood. Unlike the plasticity of crystalline materials, the plasticity of glasses cannot be defined unless a completely novel description is introduced. We have employed the fabric tensor which is commonly used in granular physics and more recently in foams to reveal irreversible deformation in glasses. This work shows how the structure of silica can be irreversibly modified by the application of an external shear stress: under shear plasticity a non-reversible anisotropy sets in and appears stable. Thus providing a new interpretation of the small scale plasticity of glass; as revealed by the fabric tensor, which, to the best of our knowledge, has never been used in this context.
C. L. Rountree, D. Vandembroucq, M. Talamali, E. Bouchaud and S. Roux Plasticity-Induced Structural Anisotropy of Silica Glass Physical Review Letters 102, 195501 (2009)
La radiolyse, et plus généralement la "Chimie sous Rayonnement", est étudiée au sein de l’IRAMIS en interaction avec de nombreuses autres unités du CEA.
La rupture des liaisons chimiques causée par le fort dépôt d’énergie des rayonnements ionisants dans des matériaux tels que l’eau, les polymères, les liquides ioniques… provoque à long terme la formation de molécules (hydrogène moléculaire, eau oxygénée, acide chlorhydrique…) dont il faut connaître les rendements de production. La chimie qui se déroule quelques picosecondes après le passage du rayonnement est décisive pour le devenir des espèces chimiques. Le Laboratoire de Radiolyse s’intéresse tout particulièrement aux thématiques suivantes :
- Les conditions extrêmes de température et de pression qui sont souvent les conditions réelles de fonctionnement des réacteurs nucléaires,
- Les événements primaires en radiolyse des milieux concentrés ou soumis aux rayonnements de particules lourdes (alpha, protons, ions lourds),
- La radiolyse aux interfaces et dans les milieux poreux
- La biochimie radicalaire
- La radiolyse des polymères
- La radiolyse des molécules extractantes et des liquides ioniques
Les moyens utilisés pour l’irradiation vont des accélérateurs de particules ou source gamma. Pour l’analyse, les techniques spectroscopiques (de l’UV-Visible à l’InfraRouge), la chromatographie liquide et en phase gazeuse sont les techniques les plus couramment utilisées. De nombreuses collaborations nationales et internationales permettent par ailleurs d’étendre ce panel.
Lien internet sur la radiolyse au CEA : http://www-radiolyse.cea.fr/
Une tumeur maligne, ou cancer, comme les tissus sains, nécessite de l’oxygène et des nutriments pour sa croissance. Pour cela, la tumeur induit la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux présents dans le tissu sain avoisinant. Une fois formés, ces vaisseaux facilitent non seulement la croissance de la tumeur, mais aussi la dissémination de cellules cancéreuses vers d’autres organes distants (métastases). Ce processus aussi appelé angiogenèse tumorale, est devenue une cible thérapeutique de première importance pour le traitement du cancer notamment.
Des chercheurs de l’IRAMIS en partenariat avec leurs collègues des Universités de Bordeaux ont développés des molécules permettant de cibler certaines voies d’activation et d’enzymes impliquées dans les différentes étapes de l’angiogenèse tumorale. Certaines d’entre elles ont d’ailleurs présenté des résultats prometteurs pour la thérapie. Ces nouveaux vecteurs biologiques ont également été utilisés pour le transport ciblé de capsules de polymères capables de transporter des médicaments ou des agents de contraste pour l’imagerie médicale in vivo. Ils sont aussi utilisés pour le diagnostic in vitro comme par exemple la mesure de l’activité d’enzymes clés dans les processus d’angiogénèse.
Bien que l’on sache synthétiser à façon des nanoparticules (NP) de différentes tailles et formes, la compréhension des mécanismes de nucléation-croissance ainsi que de l’origine de l’anisotropie reste très incomplète. . Au LIONS nous cherchons à comprendre ces mécanismes par un suivi in situ de la formation des nanoparticules. Du point de vue expérimental, la faible concentration des nanoparticules (2 à 3 mM en atomes constituants) et la rapidité de synthèses (~ seconde) constituaient des difficultés majeures à l’obtention de données sur les premiers instants de la formation. Nous avons donc développé des environnements échantillons spécifiques aux techniques synchrotron, pour suivre la nucléation croissance de nanoparticules.
