Faits marquants scientifiques 2023

15 mars 2023

Découverte : Notre-Dame de Paris est désormais identifiée comme la première cathédrale gothique de l’histoire, où le fer a été pensé comme un véritable matériau de structure, en une synthèse des innovations de l'époque.

C'est par une analyse fine des pièces en fer, menée par les instituts LSCE et Iramis, dans le cadre du chantier scientifique conduit par le CNRS et le ministère de la Culture, que cette innovation technique, qui marquera le siècle des cathédrales, a pu être précisément datée comme étant bien contemporaine de la construction de l'édifice,

 

13 septembre 2023

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. Encore faut-il savoir préparer ces objets, soit par une découpe contrôlée de la taille des feuillets, soit par synthèse chimique.

C'est par cette dernière voie, bien maitrisée par l'équipe du CEA Paris-Saclay (IRAMIS/NIMBE UMR 3685) en collaboration avec l’ENS Paris-Saclay (LuMIn, FRE 2036), l’Université de Mons (Belgique) et l’Université de Varsovie (Pologne), qu'a pu être synthétisé et étudié une famille de nanoparticules de graphène allongées comportant 78, 96, 114 et 132 atomes de carbone sp2 (Voir figure ci-dessous). Ces particules se distinguent par leur très bonne solubilité due à de très faibles interactions π-π, ce qui permet une manipulation aisée et une description très précise de leurs propriétés en lien avec la théorie.

Autre propriété également intéressante : elles présentent une émission dans le rouge et le proche infrarouge avec des rendements quantiques de photoluminescence entre 90 et 95%, ce qui n’avait jamais été obtenu pour ce type de composés à ces longueurs d’onde. Ce travail a été publié dans la revue Nature Communications.

 

29 juin 2023

Du fait de leurs propriétés, les nanoparticules de dioxyde de titane sont largement utilisées dans les produits de consommation, notamment comme additif alimentaire, dans les cosmétiques ou comme pigment. Jusqu’à présent, elles étaient considérées comme chimiquement stable et insoluble. Mais pour la première fois, les chercheurs du CEA-Irig, associés à une équipe du CEA-IRAMIS, montrent la solubilisation de ces nanoparticules dans un milieu biologique par l’entérobactine, un sidérophore* bactérien. Les résultats de l'étude montrent qu'il faudra réexaminer les conséquences de leur solubilisation du point de vue sanitaire et environnemental.

*Sidérophore : molécules de faible poids moléculaire (200 à 2 000 Da), sécrétées par les bactéries et présentant une très haute affinité le fer ferrique Fe3+.

 

09 juin 2023

Les déchets plastiques rejetés dans la nature se fragmentent jusqu'à former des micro- et nano-particules. De plus en plus de missions exploratoires et d’études montrent que ces particules sont aujourd'hui présentes dans de nombreux compartiments environnementaux. Devenues invisibles à l'œil nu, elles représentent une face cachée de la pollution plastique, dont on mesure encore mal l'influence sur le vivant.

Les fragments de plastique sont naturellement hydrophobes, et l'étude menée par deux équipes du NIMBE et de l'I2BC au CEA, associés à l'INRAE et l'IMMM, montre que l'adjonction d’une couronne de molécules biologiques permet leur dispersion dans l’eau [1].

Il est ensuite montré que si cette couche favorise ainsi l’entrée et la dispersion des microplastiques dans l’environnement, elle permet également de proposer des stratégies  "low tech" pour les collecter.

14 mars 2023

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.

 

13 septembre 2023

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. Encore faut-il savoir préparer ces objets, soit par une découpe contrôlée de la taille des feuillets, soit par synthèse chimique.

C'est par cette dernière voie, bien maitrisée par l'équipe du CEA Paris-Saclay (IRAMIS/NIMBE UMR 3685) en collaboration avec l’ENS Paris-Saclay (LuMIn, FRE 2036), l’Université de Mons (Belgique) et l’Université de Varsovie (Pologne), qu'a pu être synthétisé et étudié une famille de nanoparticules de graphène allongées comportant 78, 96, 114 et 132 atomes de carbone sp2 (Voir figure ci-dessous). Ces particules se distinguent par leur très bonne solubilité due à de très faibles interactions π-π, ce qui permet une manipulation aisée et une description très précise de leurs propriétés en lien avec la théorie.

Autre propriété également intéressante : elles présentent une émission dans le rouge et le proche infrarouge avec des rendements quantiques de photoluminescence entre 90 et 95%, ce qui n’avait jamais été obtenu pour ce type de composés à ces longueurs d’onde. Ce travail a été publié dans la revue Nature Communications.

 

24 mai 2023

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). Dans cette technologie, chaque électrolyte est pompé du réservoir où il est stocké jusqu'à une cellule de conversion où se déroule le processus électrochimique.

Pour optimiser les performances des batteries utilisant des électrolytes organiques, il est important de suivre les processus moléculaires se produisant lors des cycles de charge et décharge, et la résonance magnétique nucléaire (RMN) est un outil de choix pour cela. Idéalement il faudrait que les analyses puissent être réalisées pendant le fonctionnement de la batterie, et au plus proche des électrodes et zones d’échange. C'est ce qui a été réalisé sur un spectromètre du NIMBE/LSDRM, où des techniques de fabrique additive ont permis de réaliser une mini-batterie adaptée à une étude "operando".

 

 

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