La découverte des nanotubes de carbone récompensée par un prix Nobel en 1996 est rappelée par le menu avec un très bon historique. Les propriétés singulières de ces tubes constitués d’une ou plusieurs couches de graphène captivent toute la communauté des physiciens et des chimistes. Plusieurs tableaux dans l’article permettent de comparer les méthodes de préparation et les propriétés des nanotubes de carbone (NTC), un encart « pour en savoir plus » complète l’information. Article assez simple, commode pour s’initier à un domaine encore en évolution, bonne introduction aux nanosciences.

La structure en feuillets du graphite autorise d’insérer par réaction chimique une multitude de composés comme par exemple des alcalins K, Na, Cs et Li, ce dernier formant un composé LiC6, matériau d’électrode dans les batteries lithium. Les plans carbonés s’écartent et on peut aussi intercaler des ternaires Sb-As-Te, et même KSC. La structure et les propriétés électriques voire de supraconduction de ces composés d’intercalation montrent l’extrême richesse de cette chimie bidimensionnelle.

Les conditions de la performance, son moteur, son énergie, ses rendements et ses bénéfices premiers et seconds, sont analysées sur quelques exemples afin de comprendre les raisons du dépassement, les fondements de l’optimisation et les métamorphoses de cette quête perpétuelle pour toute compétition.

Le contexte de la performance, son évolution et ses limites sont analysés en termes scientifiques, physiologiques et psychologiques pour comprendre nos marges d’adaptation et si nous sommes au terme de ce que notre espèce peut encore réaliser.

L’étude des processus chimiques fournit les moyens d’expliquer pourquoi des traditions ont pu se perpétuer de génération en génération et permet d’émettre des hypothèses vraisemblables sur les raisons qui y ont conduit. Il y a au moins quarante-cinq siècles, en Égypte antique, une grande partie de la population utilisait un fard noir qui survit aujourd’hui à travers le khôl, bien que ce dernier n’en soit qu’une version limitée à la fonction décorative.

C’est le synopsis des recherches entreprises sur ce fard noir qui est raconté dans ce mini-film avec passion et humour par deux chimistes : Philippe Walter, du Centre de Recherche et de Restauration des Musées de France et Christian Amatore, académicien et physico-chimiste de l’École Normale Supérieure. Vous découvrirez une enquête passionnante, où la biologie, l’électrochimie, l’archéologie, l’art, la sociologie sont intimement mêlés, et un aspect peu connu des laboratoires de recherche de chimie.

Cette vidéo est également disponible sur le site d'universcience.

Un passionnant exemple d’application d’une recherche fondamentale innovante dans le domaine du traitement des surfaces qui a conduit à la création d’une entreprise de haute technologie. Vous comprendrez comment on réalise un revêtement multicouches pour améliorer la résistance à l’usure et diminuer les frottements. Vous découvrirez les applications dans le domaine de l’automobile, en particulier celui des moteurs de formule 1. Vous partagerez l’enthousiasme d’un chercheur devenu créateur d’entreprise.

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Vous visiterez l’un des plus grands sites industriels européens d’une chimie en plein développement : la chimie du végétal. Vous découvrirez ce qu’est une bioraffinerie où le pétrole est remplacé par le maïs, le blé, les pommes de terre ou les microalgues. Vous ferez connaissance avec les nouveaux procédés, les nouveaux produits et les métiers qui sont associés à cette nouvelle chimie pleine de promesses d’avenir.

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Le revêtement DLC (Diamond Like Carbon) des pièces métalliques pour réduire les frottements dans les moteurs est un facteur indéniable de l’amélioration des performances des moteurs de F1. C’est l’assemblage substrat-couche de revêtement qui intervient. La structure, les propriétés, les mécanismes d’action et les zones-moteur d’application de ce revêtement qui combine les propriétés du graphite et du diamant sont expliquées. L’évolution de l’automobile grand public va certainement généraliser l’utilisation du DLC dans les années qui viennent.

Les effets positifs et négatifs, quand l’effort est poussé trop loin, de l’exercice physique sur la santé sont présentés et expliqués à partir des relations entre l’ensemble des réactions biochimiques qui se produisent dans le corps humain et celles qui se produisent dans le cerveau (la neurochimie cérébrale). La compréhension des effets comportementaux nécessite une parfaite connaissance de cette chimie du vivant et la coopération entre chimistes, biologistes, neurophysiologistes et médecins.

La fatigue centrale (neurobiochimique) résulte probablement d’un équilibre entre sérotonine, dopamine, noradrénaline et glutamate : une seule molécule ne sera pas capable de lutter contre les effets de la fatigue.
Les données récentes montrent que la pratique d’une activité physique régulière au long de l’existence ralentit, voire prévient, le vieillissement cognitif.

Dans l’objectif d’améliorer l’efficacité des médicaments, on utilise des nanovecteurs pour encapsuler les principes actifs et les véhiculer vers leurs cibles.

Sur l’exemple du traitement du cancer du foie, il est expliqué comment les nanovecteurs de première génération améliorent l’efficacité, diminuent la toxicité du médicament et réduisent la résistance de certaines tumeurs aux médicaments. Il se prépare des nanovecteurs de deuxième génération qui contournent les défenses du foie, circulent plus longtemps dans le sang et sont capables d’acheminer avec précision les principes actifs vers les régions atteintes. Les nanovecteurs de troisième génération sont maintenant capables de cibler spécifiquement les cellules malades et enfin des molécules squalénisées peuvent traiter des maladies variées.

Des exemples montrent l’efficacité au stade expérimental sur des animaux malades.

Présenter la photocatalyse permet d’illustrer de façon concrète et complète le phénomène de l’oxydo-réduction d’une part, et le fonctionnement élémentaire d’un solide conducteur ou semi-conducteur d’autre part puisque les cellules expérimentales font toutes appel au TiO₂.

À cette occasion les objectifs des recherches sur l’étude de la matière divisée et sa fonctionnalisation sont abordés. Mais l’exposé de cet article/dossier est, au-delà de l’explication du principe, construit sur l’utilisation du rayonnement solaire et vers les applications d’intérêt environnemental. Celles-ci sont : la dépollution de l’eau utilisant des méthodes différentes pour les impuretés organiques, inorganiques ou bactériologiques, l’amélioration de la qualité de l’air, air intérieur (destruction de polluants nocifs ou des mauvaises odeurs) ou atmosphères polluées (exemple de la destruction du virus de la grippe aviaire). Un certain nombre d’informations pratiques sont aussi données sur la conception et la réalisation de réacteurs industriels mais pourront être négligées dans le cadre d’exposés scientifiques.