Paris, 31 janvier 2014

Des chercheurs réalisent une LED composée d'une seule molécule
La course à la miniaturisation des diodes électroluminescentes (DEL, en anglais : Light-Emitting Diode, LED) vient sans doute de franchir l'étape ultime : une équipe menée par l'Institut de physique et de chimie des matériaux de Strasbourg (IPCMS, CNRS/Université de Strasbourg), en collaboration avec l'UPMC et le CEA, vient de réaliser la première LED composée d'une seule molécule. Ce dispositif est formé d'un brin unique de polythiophène placé entre la pointe d'un microscope à effet tunnel et une surface en or. Il émet de la lumière seulement lorsque le courant passe dans un certain sens. Ce tour de force expérimental permet de mieux comprendre les interactions entre électrons et photons aux plus petites échelles. Il constitue par ailleurs un pas de plus vers la réalisation de composants pour un futur ordinateur moléculaire. Ces travaux viennent d'être publiés dans Physical Review Letters.
Les diodes électroluminescentes sont des composants qui émettent de la lumière lorsqu'elles sont traversées par un courant électrique et qui ne laissent passer celui-ci que dans un sens. Les LED occupent une place importante dans notre quotidien où elles jouent un rôle d'indicateur lumineux. Elles sont également promises à un bel avenir dans le domaine de l'éclairage où elles conquièrent progressivement le marché. Un avantage majeur des LED est qu'il est possible d'en construire de très petite taille, permettant ainsi l'obtention de sources de lumière ponctuelles. Dans ce cadre, une étape ultime de miniaturisation vient d'être franchie par des chercheurs de l'IPCMS de Strasbourg, en collaboration avec une équipe de l'Institut Parisien de Chimie Moléculaire (CNRS/UPMC) : la réalisation de  la première LED composée d'une seule molécule !

Pour y parvenir, ils ont utilisé un brin unique de polythiophène. Ce matériau bon conducteur de courant, composé d'hydrogène, de carbone et de soufre, est utilisé dans la fabrication de LED commerciales de plus grande taille. Le brin de polythiophène était fixé d'un côté à la pointe d'un microscope à effet tunnel, et de l'autre à une surface en or. Les expérimentateurs ont alors enregistré la lumière émise lors du passage d'un courant au travers de ce nanofil. Ils ont pu constater que le brin de thiophène se comporte comme une diode électroluminescente : la lumière n'est émise que lorsque les électrons vont de la pointe du microscope vers la surface en or. Lorsque la polarité est inversée, l'émission de lumière est négligeable.

En collaboration avec une équipe théorique du Service de physique de l'état condensé (CNRS-CEA/IRAMIS/SPEC), les chercheurs ont montré que cette lumière est émise lorsqu'une charge négative (un électron) se recombine à une charge positive (un trou) au sein du nanofil et transmet  l'essentiel de son énergie à un photon. Tous les 100 000 électrons injectés dans le brin de thiophène, un photon est émis. La longueur d'onde de ce dernier se trouve dans la gamme du rouge.   

D'un point de vue fondamental, ce dispositif offre aux chercheurs un outil nouveau pour sonder les phénomènes qui se produisent lorsqu'un matériau conducteur émet de la lumière. Ceci, à une échelle où la physique quantique prend le pas sur la physique classique. Il permettra en outre d'optimiser les matériaux afin d'obtenir des émissions lumineuses plus performantes. Enfin, ces travaux constituent un premier pas vers la réalisation de composants de taille moléculaire qui combinent propriétés électroniques et optiques. Des composants similaires pourraient être à la base de l'ordinateur moléculaire.

DOCUMENT               CNRS                 LIEN

Paris, 7 janvier 2014

Une fresque géante pour découvrir « Le monde en équations » à la station de métro Montparnasse-Bienvenüe à Paris

Evolution des galaxies, du climat ou des épidémies, analyse des risques d'inondations ou de séismes, restauration du patrimoine … sont représentés par les scientifiques grâce aux équations. A partir du 8 janvier et deux mois durant, le CNRS et la RATP vous invitent à découvrir une fresque géante illustrant « Le monde en équations » à la station Montparnasse-Bienvenüe à Paris. A travers d'étonnantes images grand format exposées le long des 134 mètres du couloir de correspondance, les usagers pourront contempler les possibilités offertes par les modélisations et les simulations.
A partir du 8 janvier 2014 et pendant deux mois, le CNRS et la RATP proposent aux voyageurs de découvrir en images les recherches menées dans les laboratoires à travers la modélisation et la simulation : prévoir des phénomènes complexes ou impossibles à reproduire en laboratoire, reconstituer le passé, comprendre l'Univers… autant de thèmes abordés sur cette fresque inédite. Conçue par le CNRS, elle réunit de superbes images scientifiques obtenues par des chercheurs au cours de leurs travaux.

 « Le monde en équations » part du constat que la plupart des lois de la nature peuvent s'exprimer sous formes d'équations. Scientifiques et ingénieurs utilisent des modèles mathématiques pour décrire les phénomènes qu'ils étudient. Grâce aux équations toujours, ils simulent des processus physiques. Le temps d'un voyage, sur les 134 mètres du couloir de correspondance de la station de métro Montparnasse-Bienvenüe à Paris, les usagers pourront visualiser des données abstraites, découvrir des éléments extrêmement petits, de la taille nanométrique (un milliardième de mètre) à la taille moléculaire, explorer la dynamique du corps humain, comprendre comment les scientifiques cherchent à simuler l'avenir ou analyser les risques…

D'une hauteur de 4,8 mètres, cette fresque géante témoigne de la très grande diversité des recherches menées au CNRS, organisme pluridisciplinaire par excellence guidé par le désir de compréhension du monde et de production des connaissances. Le CNRS entend ainsi rendre accessibles au grand public le sens et la portée des recherches actuelles.

Pendant le transport, la vie continue. Enrichir les espaces de transport est fondamental : c'est pourquoi la RATP cherche à y introduire plus de services, mais également plus de sens et d'émotions positives pour améliorer le quotidien des 10 millions de personnes qui empruntent chaque jour ses réseaux. Tout au long de l'année, la RATP utilise ses espaces pour promouvoir la culture. Elle souhaite ainsi enrichir le parcours des voyageurs, les surprendre, les étonner et leur donner une possibilité d'accéder à la culture sous toutes ses formes.

DOCUMENT               CNRS                LIEN

Paris, 11 décembre 2013

Quand la Terre perdra-t-elle ses océans ?

Sous l'effet de la luminosité naturellement croissante du Soleil - un phénomène très lent sans lien avec le réchauffement climatique actuel -, les températures terrestres devraient augmenter dans les futures centaines de millions d'années. Principale conséquence, l'évaporation complète des océans. Une équipe du Laboratoire de météorologie dynamique1 (CNRS / UPMC / ENS / École polytechnique) a imaginé le premier modèle climatique tridimensionnel permettant de simuler ce phénomène. Il prédit la disparition de l'eau liquide sur Terre dans près d'un milliard d'années repoussant les estimations de plusieurs centaines de millions d'années. Publiés le 12 décembre 2013 dans la revue Nature, ces travaux permettent de mieux appréhender l'évolution de notre planète mais également de déterminer les conditions nécessaires à la présence d'eau liquide sur d'autres planètes similaires à la Terre.
Comme la plupart des étoiles, la luminosité du soleil augmente très lentement au cours de son existence2. On s'attend ainsi, sous l'effet du rayonnement solaire, à un réchauffement du climat terrestre à l'échelle des temps géologiques (de l'ordre de la centaine de millions d'années), indépendant du réchauffement climatique causé par l'homme considéré à l'échelle des décennies. En effet, la quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère augmente avec la température des océans (l'eau s'évapore plus vite). Or, la vapeur d'eau est un gaz à effet de serre qui participe au réchauffement de surface de la Terre. Les scientifiques prévoient donc un emballement du réchauffement climatique sur Terre, provoquant une ébullition des océans et la disparition d'eau liquide en surface. Autre conséquence : l'effet de serre s'emballerait et deviendrait instable, ne permettant plus de conserver sur Terre une température moyenne clémente de 15°C. Ce phénomène pourrait expliquer pourquoi Vénus, un peu plus proche du Soleil que la Terre, s'est autrefois transformée en fournaise. Il permet par ailleurs de comprendre le climat des exoplanètes.

Quand cet emballement pourrait-il intervenir sur Terre ? Il était jusqu'à présent difficile d'évaluer ce moment avec fiabilité. En effet, ce phénomène avait uniquement été étudié à l'aide de modèles d'astrophysique très simplifiés (à une seule dimension) : ceux-ci considéraient la Terre comme uniforme et ne prenaient pas en compte des éléments essentiels comme les saisons ou les nuages (les modèles climatiques utilisés pour prédire le climat des décennies à venir ne sont pas adaptés pour des chaleurs aussi fortes). Certains de ces modèles unidimensionnels avaient prédit que d'ici seulement 150 millions d'années, la Terre commencerait à perdre toute son eau dans l'espace et se transformerait en une nouvelle Vénus.

Une équipe du Laboratoire de météorologie dynamique (CNRS / UPMC / ENS / École polytechnique) a conçu un modèle climatique tridimensionnel capable de prédire l'évolution de l'environnement terrestre sous l'effet d'une augmentation très forte du flux solaire induisant l'évaporation de l'eau liquide dans l'atmosphère. Selon ce modèle sophistiqué, le basculement devrait se produire lorsque le flux solaire moyen atteindra environ 375W/m2 pour une température de surface de près de 70°C (le flux actuel étant de 341W/m2), soit dans près d'un milliard d'années. Les océans se mettraient alors à bouillir et l'effet de serre augmenterait jusqu'à s'emballer. Ce résultat repousse de plusieurs centaines de millions d'années la vaporisation complète des océans telle qu'elle était prédite précédemment.

Pourquoi une telle différence ? Elle est due à la circulation atmosphérique qui, tout en transportant de la chaleur depuis l'équateur vers les moyennes latitudes, assèche ces régions chaudes et réduit l'effet de serre là où il est le plus susceptible de s'emballer. L'augmentation du flux solaire semble intensifier cette circulation atmosphérique, asséchant davantage les régions sub-tropicales et stabilisant le climat pendant plusieurs centaines de millions d'années avant d'atteindre « le point de non-retour ». Par ailleurs, ces travaux montrent que l'effet « parasol » des nuages, autrement dit leur propension à réfléchir le rayonnement solaire, qui participe au refroidissement du climat actuel, tend à s'atténuer au fil des millions d'années en comparaison de leur effet de serre. L'effet « parasol » des nuages contribuerait donc au réchauffement et à la déstabilisation du climat.

Ces résultats permettent en particulier de préciser la valeur de la zone « habitable » autour du Soleil. Ils indiquent qu'une planète peut s'approcher à moins de 0,95 unité astronomique3 d'une étoile équivalente au Soleil d'aujourd'hui avant de perdre toute son eau liquide, soit 5% de moins que la distance Terre-Soleil.  En outre, ils soulignent une fois encore qu'une planète n'a pas besoin d'être exactement comme la Terre pour posséder des océans. Les chercheurs comptent désormais appliquer ce modèle à des planètes extrasolaires afin de mieux déterminer quel environnement permettrait de maintenir de l'eau liquide.

DOCUMENT                 CNRS                    LIEN

MAGNÉTISME MOLÉCULAIRE: VERS LE STOCKAGE DE L'INFORMATION SUR UNE MOLÉCULE - R.SESSOLI, M.VERDAGUER

Une conférence du cycle "le magnétisme aujourd’hui : du pigeon voyageur à la spintronique"
Magnétisme moléculaire: vers le stockage de l'information sur une molécule
Par Roberta Sessoli
Professeur, Laboratoire de Magnétisme Moléculaire, Florence
Et Michel Verdaguer
Professeur, Institut Parisien de Chimie Moléculaire, CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Paris
Les molécules sont des assemblages d’atomes. Elles sont magnétiques, dia- ou para-magnétiques. Le dioxygène de l’air par exemple, porte un moment magnétique indispensable à notre vie aérobie.
La mécanique quantique permet non seulement de comprendre ce magnétisme moléculaire mais aussi de concevoir des matériaux magnétiques de faible densité, solubles, colorés, biocompatibles, obtenus dans des conditions douces.
La flexibilité de la chimie moléculaire permet d’obtenir des matériaux commutables, des aimants à la température ambiante, des systèmes moléculaires qui se comportent comme des aimants. En les plaçant sur des surfaces, chimistes et physiciens rêvent de l’enregistrement magnétique au stade ultime de miniaturisation, celui de la molécule unique, ..).
En termes simples et à l’aide d’expériences, la conférence brosse un panorama de ce champ de recherche et permet d’entrer dans le monde merveilleux du magnétisme des molécules.

VIDEO               CANAL  U                 LIEN

(si la video n'est pas accéssible,tapez le titre dans le moteur de recherche de CANAL U.)