L'année 2019 est celle du 150^e anniversaire de la publication par Mendeleiev de son tableau périodique des éléments. À cette occasion Mediachimie vous propose de découvrir le tableau périodique et ses éléments avec des quiz.

La peste de l’étain a-t-elle contribué à la tragédie de la retraite de Russie des armées napoléoniennes ?

En savoir plus :  La Bérézina : quand le métal devient poussière ou la guerre sans bouton. Mythe ou réalité ?

L’exploration spatiale, habitée et robotique, est au carrefour de divers enjeux scientifiques, technologiques, politiques. Politiquement, ces programmes sont un moyen pour les nations de démontrer leurs compétences ou leur leadership, et sont aussi le vecteur de coopérations bi ou multilatérales. Ils mobilisent des ressources humaines et financières importantes et font appel à des outils technologiques à la limite des possibilités du moment.

Même si les raisons scientifiques ne sont pas toujours la motivation principale, en particulier pour l’exploration spatiale habitée, la question scientifique centrale sous-jacente est celle de l’émergence de la vie dans l’univers. On passe ici en revue les destinations possibles et les technologies nécessaires ainsi que leurs liens avec les technologies non spatiales. On évoque en particulier la complémentarité homme/robot, en remarquant qu’un programme de vol habité qui se limiterait à des activités en orbite basse n’a guère d’intérêt. Au passage, on dissipe certaines illusions (e.g. « terraforming » de Mars, retombées économiques de la micropesanteur). On dessine ensuite les perspectives d’un programme d’exploration qui serait réalisé dans une véritable coopération internationale, en mettant en avant comme objectif raisonnable la réalisation d’une base lunaire sur le modèle de la recherche en Antarctique. On examine enfin le rôle que pourrait jouer dans un tel programme l’Europe, c’est à dire l’Agence Spatiale Européenne, l’Union Européenne et leurs États-membres.

Rencontre très pédagogique avec Patrick Couvreur et les chercheurs du laboratoire de recherche à l’origine de ces nouveaux médicaments, pour comprendre comment la chimie permet d’encapsuler les principes actifs dans des molécules nanovecteurs pour délivrer le médicament spécifiquement au niveau de la cellule malade.

Cette technologie améliore l’activité thérapeutique et diminue la toxicité. Elle est particulièrement intéressante pour les médicaments anticancéreux. La vidéo permet de suivre les principales étapes de la fabrication en laboratoire.

La cuisine de synthèse est à la gastronomie l’homologue de la musique de synthèse. La cuisine note à note est la construction d’aliments à partir de ses composés. La connaissance des composés des aliments conduit à des préparations simples et savoureuses à la portée des enfants.

Découvrez avec Hervé This comment concevoir les plats note à note, ainsi que l’utilisation de cette technique par le chef étoilé Pierre Gagnaire.

Cette technique issue de la physico-chimie permet d’entrevoir non seulement la possibilité d’éviter le gaspillage alimentaire, mais aussi l’accès à des saveurs, des consistances, des odeurs et des couleurs non encore envisagées.

Parce que la ville grignote la campagne, la ville change. L’architecte international Jean-Paul Viguier explique comment le besoin vital d’un lien avec la nature impose à l’architecte d’utiliser de nouveaux matériaux biosourcés.

L’architecture bois est en plein développement. On sait maintenant fabriquer à partir du bois un nouveau matériau, le lamellé croisé massif (LCM ou CLT Cross Laminated Timber) sous forme de très grandes plaques, qui résiste aux charges et à la pression aussi bien que le béton.

Cette vidéo permet de visiter une entreprise française de fabrication de ce nouveau matériau biosourcé et de voir des exemples de son utilisation.

Sur l’exemple de la Tour qu’il a construite à Bordeaux, Jean-Paul Viguier montre que l’architecture-bois devient crédible pour les bâtiments de grande taille et que la nature pénètre le cœur de la construction.

La vie telle que nous la connaissons aujourd’hui est issue d’un long processus d’évolution chimique et biologique qui trouve son origine il y a environ 4 milliards d’années. Sur notre Terre primitive, une chimie complexe, dite prébiotique, s’est mise en place dans un contexte géochimique extrême. Cette chimie prébiotique fait l’objet d’importantes recherches avec comme écueil principal, l’absence de traces fossiles. C’est pourquoi, les recherches se focalisent sur la synthèse des molécules essentielles à la vie, principalement les oligonucléotides (ARN, ADN) et les protéines.

Les monomères de ces deux classes de molécules (acides aminés, sucres, nucléobases) sont issus d’une chimie organique simple, possible à la fois sur Terre mais aussi sur différents corps célestes. C’est ainsi que des acides aminés naturels et des nucléobases ont été analysés sur des météorites. De récentes études ont aussi montré la possibilité de synthétiser des sucres dans des glaces cométaires. Sur notre Terre primitive, cette matière organique, endogène et exogène, a pu évoluer pour donner des ARN et des protéines. Néanmoins, cette étape d’évolution chimique présente des difficultés importantes, principalement en termes d’énergie et nécessite un environnement anhydre. Tout indique que le monde minéral est capable à la fois de lever ce problème énergétique, et aussi d’assurer la stabilité moléculaire.

Les hypothèses actuelles d’apparition d’une vie telle que nous la connaissons sont présentées dans un contexte géologique et géochimique redéfini. Ce point de départ nous éclairera sur les conditions à la fois d’habitabilité et d’émergence du vivant, en vue d’une recherche de vie sur d’autres planètes.

La recherche des traces d’une forme de vie extraterrestre s’étend de l’analyse chimique in situ sur des corps célestes voisins à l’analyse spectrométrique de signaux lumineux en provenance d’étoiles distantes. Les entités chimiques recherchées, les moyens mis en œuvre différent et l’interprétation des signaux recueillis sont délicats et discutés.

Ces méthodes peuvent être remplacées par des méthodes fondées sur la détection ciblée de molécules dont la présence serait considérée comme une preuve univoque d’une activité biogénique et sur les composés de dégradation des molécules mères altérées par l’évolution de l’environnement planétaire, les réactions avec le substrat qui les héberge et le temps. Les exobiologistes visent en premier lieu la planète Mars, proche, explorable et susceptible d’avoir pu connaitre une forme de chimie pré biotique similaire à ce qui s’est produit sur Terre. La recherche de traces d’une telle chimie sur les satellites glacés des planètes géantes (Europe, Titan, Encelade) se fonde sur des hypothèses moins établies et soulève des difficultés techniques nouvelles liées à l’environnement dans lequel se feraient ces mesures.

La recherche de traces de vies sur les planètes extrasolaires repose exclusivement sur l’analyse spectrométrique des modifications de la lumière de leur étoile. Les conditions d’interprétation sont multiples, l’instrumentation difficile à concevoir et délicate à construire. Dans la plupart des hypothèses, les observations imposent des solutions spatiales. Les premiers observatoires vont être lancés dans les prochaines années (JWST, ChEOPS, PLATO, TESS…) et complèteront la batterie des observatoires terrestres qui détectent les exoplanètes. Il demeure la difficulté théorique à la détermination de biomarqueurs ou à la définition de biosignatures.

La présence de molécules diatomiques dans les atmosphères du Soleil et d’étoiles proches est connue depuis l’obtention des premiers spectres astronomiques à haute résolution malgré les conditions extrêmes qui y règnent : températures de quelques dizaines de kelvin (<-200 °C), densités de quelques milliers d’atomes par cm³ (des milliards de milliards de fois plus faibles que celle de l’atmosphère terrestre), intense rayonnement UV et de particules cosmiques.

La première molécule interstellaire a été découverte il y a juste 80 ans de façon fortuite. Il s’agissait du radical CH, une espèce très instable dans l’environnement terrestre. Le monoxyde de carbone, CO, a suivi de peu. Aujourd’hui, près de 200 espèces moléculaires sont identifiées dans les « nuages » circumstellaires. La moitié est constituée de molécules organiques comportant jusqu’à 70 atomes de carbone ! D’autres contiennent des atomes lourds comme l’aluminium le silicium ou le fer. Un bon tiers est formé d’ions ou de radicaux instables, dont la plupart n’avaient jamais été étudiés au laboratoire. Une soixantaine d’espèces sont observées au-delà de notre Galaxie, certaines, comme CO et H₂O, aux confins mêmes de l’Univers.

Cette présentation tente de répondre aux grandes questions suivantes :

• Comment peut-on les observer et les identifier ?
• Comment se forment-elles et peuvent-elles survivre dans un milieu aussi inhospitalier ?
• Quand sont-elles apparues ?
• Quel rôle jouent-elles dans la formation des nébuleuses, des étoiles et des planètes ?
• Ont-elles participé à l’apparition de la vie ?

Le besoin de réduction de la consommation d’énergie du transport aérien se traduit par des objectifs ambitieux d’allègement des structures aéronautiques. Le compromis entre poids de la structure et coût de sa fabrication crée de nouveaux défis pour les matériaux pour application aéronautique. Un défi supplémentaire pour les alliages d’aluminium vient de la part croissante d’autres familles de matériaux dont notamment les composites à matrice polymère.
 

Le coût d’une pièce aéronautique dépend majoritairement des technologies de fabrication, dont le formage, l’assemblage, les traitements de protection. Des améliorations de propriétés telles que la résistance mécanique ou la tolérance aux dommages permettent d’augmenter les contraintes mécaniques admissibles et ainsi réduire les sections (et poids) utilisés. En réponse à ces challenges, l’industrie de l’aluminium développe de nouvelles solutions pour les applications aéronautiques. La nouvelle famille d’alliages Al-Cu-Li de Constellium qui permet d’illustrer l’amélioration des performances ainsi obtenues est présentée comme exemple de R&D.

À l’autre extrême, des exemples de méthodes de calcul de structures innovantes pour définir des démonstrateurs à échelle un, qui sont ensuite fabriqués en collaboration avec les clients aéronautiques sont utilisées pour la mise au point des structures aéronautiques du futur.