Rappel pédagogique du fonctionnement des transistors et leur évolution. La place de la chimie dans les défis scientifiques à relever aux différentes étapes de leur fabrication est expliquée, ainsi que les multiples facettes des métiers de la chimie qui en résultent.

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La croissance démographique et l’émergence de puissances économiques nouvelles entraineront une accélération des demandes en outils de communications numériques.

L’équilibre entre consommation et ressources risque de se rompre, notamment pour les métaux stratégiques et les terres rares qui y sont utilisés. L’éco-conception et le recyclage font partis des solutions. Pour transformer les déchets et les conditionner selon les caractéristiques et besoins exprimés par les fabricants, les industriels de la chimie du recyclage doivent investir dans l’innovation et la recherche.

Pour transformer les déchets issus des outils de communications numériques en nouvelles matières premières, notamment pour recycler les métaux stratégiques et les terres rares dans une perspective de limitation de ces ressources, les industriels de la chimie du recyclage doivent investir dans l’innovation et la recherche.

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Les fonctions analogiques déterminent les performances des émetteurs récepteurs de radiofréquences dans les radars, les satellites et aussi dans les téléphones portables et les tablettes. Leur réalisation utilise des semi-conducteurs dont les lingots, puis les couches actives, sont créés par des procédés de chimie fine. Des exemples illustrent ces applications à la base d’une électronique de pointe.

Ces mêmes semi-conducteurs sont aussi au cœur des DVD et des communications optiques. Ils seront demain indispensables à l’efficacité énergétique de nos appareils et à certaines applications photovoltaïques.

À partir d’exemples, les défis transdisciplinaires relevés et à relever sont présentés, notamment les problèmes de recyclage et de toxicité des métaux rares.

Les exemples choisis montrent et expliquent comment la chimie des semi-conducteurs est au cœur de l’électronique de pointe dans tous ses domaines d’applications.

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Les interfaces cerveau-ordinateur permettent d’envoyer des messages directement à partir de l’activité cérébrale. Des électrodes positionnées sur le crâne captent les signaux électriques qui sont analysés puis associés à un type d’activité cérébrale pour être utilisés et interagir avec une interface cerveau-ordinateur.

Ce défi scientifique fait intervenir les neurosciences, la neurochimie, la chimie, l’électronique, le traitement du signal et l’interface homme-machine. Des prototypes impressionnants utilisant différents types d’activité cérébrale dans différents contextes applicatifs sont présentés : médical, handicap, rééducation avec retour sensoriel, multimédia, contrôle d’engins.

La présentation de prototypes impressionnants utilisant différents types d’activité cérébrale dans divers contextes applicatifs montre que ces technologies ne sont plus du domaine de la science-fiction. La présentation des différentes étapes de la création d’une interface cerveau–ordinateur montre que la chimie et la neurochimie interviennent dans le défi scientifique pluridisciplinaire à relever.

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Les éléments chimiques terres rares ne diffèrent que par leur nombre d’électrons sur la couche interne 5f, ce qui leur confère des propriétés chimiques très voisines. Ils sont au nombre de 15 (du lanthane La au lutécium Lu), auxquels on ajoute souvent le scandium Sc et l’yttrium Y.

Ils sont d’abord décrits en tant que matières premières de l’industrie (minerais, gisements et production, réserves estimées). Leurs très nombreuses applications dépendent de la manière dont ils sont utilisés : soit de manière globale c’est-à-dire non séparés et, dans ce cas, ce sont leurs propriétés chimiques qui sont mises en jeu, soit partiellement ou totalement séparés et, dans ce cas, c’est en général pour faire appel à leurs propriétés physiques spécifiques.

Objectif : Comprendre l’importance des éléments chimiques, dits Terres rares, pour leurs très nombreuses applications industrielles liées au monde d’aujourd’hui. Un bref dossier décrit l’historique de la découverte des Terres rares et leur séparation.

Les applications de la chimie dans les sciences « criminelles » sont nombreuses, notamment dans le domaine analytique.

Cette science permet en effet d’obtenir un vaste ensemble de données pouvant servir aux besoins d’une enquête criminelle. La détection de traces de substances chimiques, conduisant à des banques de données facilement interrogeables, fournit aux enquêteurs de nouvelles armes : les preuves moléculaires. En effet, les analyses toxicologiques, génétiques, de drogues, d’explosifs etc., au moyen de techniques d’analyses « dernier cri », contribuent largement à l’avancement d’une enquête.

Les experts de la chimie sont aujourd’hui des acteurs indispensables que l’on retrouve dans les laboratoires de police scientifique (Institut national de police scientifique – INPS, Institut de recherche criminelle de la Gendarmerie Nationale – IRCGN, École des sciences criminelles de l’Université de Lausanne - ESC). Ceux-ci ont pour missions :

• de réaliser les examens, expertises, recherches et analyses ;
• de développer ou améliorer les techniques et méthodes ;
• de former les intervenants aux techniques de la criminalistique.

Objectif : Présenter les nombreuses applications de la chimie dans les sciences criminelles, ainsi que les fonctions et missions des instituts spécialisés dans la « criminalistique », fondées sur leurs compétences en recherche (chimique et analytique) de preuves et d’indices.

L’analyse de peintures de toutes origines peut être faite en laboratoire : éclats de peinture automobile, inscriptions réalisées à l’aide de bombes aérosols, traces d’outils relevées lors de cambriolages…

Les peintures sont des liquides complexes principalement constitués de pigments (colorants), de liants (pour l’étalement en films continus) et de solvants (totalement éliminés au séchage).

Un éclat de peinture retrouvé, par exemple, sur une scène d’accident avec délit de fuite peut permettre l’identification poussée d’un véhicule : marque, modèle, couleur, à l’aide de techniques analytiques (telles que la spectrométrie infrarouge) et d’une base de données sur les peintures automobiles.

Objectif : Identifier un véhicule à partir d’un éclat de peinture retrouvé.