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nanotechnologies

VEOS : un récupérateur d'énergie cinétique

10 Janvier 2011, 21:59pm

Publié par Grégory SANT

veos_1

Nous savons tous que c'est possible et facile d'exploiter l'énergie cinétique de tout ce qui peut être en mouvement. Joe Brussel a pensé à une autre façon d'exploiter cette énergie en utilisant un dispositif qu'il appelle le Veos.

veos_2

Le dispositif est en fait conçu pour être un distributeur d'assouplissant textile, qui se double d'un système de récupération d'énergie cinétique de conversion de l'énergie en électricité. Le dispositif a une matrice de plaques en nanofils d'oxyde de zinc, qui absorbe toute l'énergie cinétique qui est généré au cours des cycles de lavage et d'essorage. Alors que l'appareil est conçu spécifiquement pour une utilisation dans les machines à laver, vous pourriez aussi l'utiliser dans le coffre de votre voiture.

Source : ecofriend.org

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Des piles de la taille d'un grain de sel

6 Décembre 2010, 19:51pm

Publié par Grégory SANT

 

Comme le développement les dispositifs à l'échelle nano-et micro-continue de progresser, il faut toujours innover pour créer des alimentations en énergie adéquate. Il n'y a pas beaucoup d'intérêt à développer un système de surveillance de micro véhicules aériens de la taille d'une mouche, par exemple, si elle nécessite une pile de montre afin de voler. C'est pourquoi la DARPA (Defense des États-Unis Advanced Research Projects Agency) finance un projet pour créer de minuscules piles. Ils visent des piles plus petit qu'un grain de sel.

DARPA's proposed batteries would be smaller than these grains of salt (Photo: Mark Schellh...

Jane Chang, ingénieur de l' Université de Californie, à Los Angeles. «Nous essayons d'atteindre les même puissance, les densités d'énergie même que les batteries classiques au lithium-ion.

Pour ce faire, elle a revêtu de micro-piliers ou nano-fils au lithium aluminosilicate, un matériau d'électrolyte. Les structures sont fabriquées à maximiser leur rapport surface / volume, une densité énergétique maximale. Le lithium a été appliqué à travers un processus de dépôt de couches atomique, dans lequel les couches d'un atome d'épaisseur peut être pulvérisée sur une surface. Ils visent à quelque chose plus petit qu'un grain de sel.

Chang a présenté ses travaux lors du Symposium AVS 57e Salon International de cette semaine à Albuquerque, Nouveau-Mexique.

Source : gizmag.com

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Les nanotechnologies gourmandes en énergie

30 Novembre 2010, 20:35pm

Publié par Grégory SANT

En recourant à des nanomatériaux de l’ordre du milliardième de mètre, aux propriétés décuplées, la nanotechnologie modifie la matière au niveau de l’atome et des molécules. Applicable à diverses matières (métal, céramique, polymère…), elle a de nombreux adeptes, notamment auprès de la grande distribution. Elle permet notamment de prolonger la durée de vie des produits emballés en rayons. On la retrouve dès lors dans la filière alimentaire (emballages, compléments nutritifs, transformation de la viande…) mais également dans les domaines textile, cosmétique etc.   

Face à son déploiement dans pléthore de produits de la vie courante, la nanotechnologie suscite depuis peu 
des interrogations de la part des scientifiques quant à l’impact d’une exposition soutenue et à long terme sur la santé humaine
. Bien que les experts soient, aujourd’hui encore, dans l’incapacité d’évaluer une possible toxicité, ces microtechnologies continuent d’inquiéter en raison de leur capacité à pénétrer l’organisme humain. 

Toutefois, rares étaient ceux à avoir remis en doute l’efficacité de la nanotechnologie. C’était sans compter le nouveau rapport publié le 16 novembre par les antennes américaine, australienne et européenne de l’organisation des Amis de la Terre. Celui-ci révèle, en effet, que les usages actuels de la nanotechnologie n’apportent aucun bénéfice en terme de lutte contre les changements climatiques, d’épuisement des ressources et de pollutions. Par intérêt, les industriels ont effectivement œuvré à présenter cette technologie comme une réponse aux problèmes environnementaux. Or, son application actuelle, intégrant des chaussettes, des équipements de sport ou des formules cosmétiques enrichies, ne présente aucun bénéfice environnemental mais bien au contraire se traduit par la mobilisation de davantage de matières premières et d’énergie en vue de leur transformation.   

Toutefois, si comme le souligne Ian Illuminato des Amis de la Terre Etats-Unis les décideurs politiques ont trouvé une excuse de choix dans le développement des nanotechnologies pour produire comme avant, en « reléguant au second plan des choix technologiques plus intelligents et les nécessaires changements radicaux de nos modes de consommation et de production », le discrédit porté sur leurs usages actuels n’implique pas nécessairement une totale condamnation. De fait, à l’instar de n’importe quelle voie envisagée, « les nanotechnologies n'ont rien d'une solution clé-en-main pour la crise environnementale » et appelle plutôt à la responsabilisation des principaux acteurs et décideurs. 
Cécile Cassier

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Des microrobots nageurs inspirés par la nature

25 Novembre 2010, 19:16pm

Publié par Grégory SANT


François Alouges © DR

ÉQUIPE LAURÉATE : François Alouges (porteparole, centre de mathématiques appliquées de l’École polytechnique, Palaiseau) et Antonio DeSimone (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati).
TRAVAIL RÉCOMPENSÉ : « Natation optimale à faible nombre de Reynolds ».

Spermatozoïdes, bactéries de notre flore intestinale, micro-algues dans les océans…, notre planète est peuplée de micro-organismes nageurs. Comprendre comment ces minuscules êtres se déplacent dans un milieu aqueux pourrait permettre de développer des microrobots nageurs, qui révolutionneraient la microchirurgie. Mais pour parvenir à concevoir de tels robots, de nombreuses questions restent à résoudre : à l’échelle microscopique, quel est le moyen le plus efficace de nager ? Faut-il une hélice, un batteur ou un autre système plus performant ? Comment coordonner les mouvements de la meilleure façon possible ? Si ces énigmes sont relativement faciles à élucider lorsqu’il s’agit d’objets à taille humaine, elles prennent une tout autre dimension à échelle micrométrique. Car il y a un monde entre la nage de Michael Phelps, 1,93 mètre, et celle de la bactérie Escherichia Coli, qui mesure quelques micromètres à peine ! « La recherche est pluridisciplinaire. Elle touche des disciplines aussi diverses que les mathématiques appliquées, la mécanique des fluides, l’informatique ou la robotique », souligne François Alouges, du centre de mathématiques appliquées de l’École polytechnique, à Palaiseau.
Brassées optimales. Le chercheur et son équipe ont réussi à développer toute une batterie d’algorithmes pour réaliser des simulations numériques afin de définir les dispositifs qui réalisent les brassées optimales. En simulant de nombreux essais avec des robots à deux, trois ou quatre bras, les scientifiques sont parvenus à proposer un certain nombre de formes plus efficaces que celles existantes. « On a réussi pour le microrobot à trois sphères, proposé par Najafi et Golestanian en 2004, à mettre au point une façon de nager plus efficace : avec la même énergie, le robot avance une fois et demie plus vite qu’avec la technique de nage proposée par les concepteurs du mécanisme », s’enthousiasme le spécialiste. S’il existe déjà des microrobots de l’ordre du millimètre, « il va falloir patienter une quinzaine d’années pour en voir émerger d’autres 100 fois plus petits », estime François Alouges. Les applications médicales seront nombreuses : les médecins pourront s’en servir pour transporter des substances médicamenteuses au sein des cellules malades ; ou effectuer des opérations chirurgicales dans le corps humain sans avoir besoin d’inciser au scalpel ; ou encore réaliser des réparations de taille microscopique, infaisables avec les outils actuels, pourtant déjà très perfectionnés.

Source : leprixlarecherche.com

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Nano-électronique organique dans du PEDOT

3 Novembre 2010, 19:17pm

Publié par Grégory SANT

Découverte en nano- électronique organiqueBien qu'elle ait permis de révolutionner un large éventail de produits de haute technologie, dont les afficheurs informatiques et les cellules solaires, la matière organique ne possède pas la même composition chimique ordonnée que la matière inorganique, ce qui empêche les scientifiques de tirer profit de toute sa potentialité.

Une équipe internationale de chercheurs, dirigée par les professeurs Dmitrii Perepichka, de l'Université McGill, et Federico Rosei, de l'INRS (Institut national de la recherche scientifique), vient de publier une recherche décrivant comment résoudre ce problème, lequel hante les chercheurs depuis quelques décennies.

L'équipe est parvenue à trouver un moyen d'ordonner les molécules dans du PEDOT, le polymère conducteur le plus important dans l'industrie.

Le professeur Perepichka a souligné que les résultats de cette recherche ne sont pas directement applicables aux produits actuellement commercialisés, tout en précisant qu'il serait déjà possible d'en trouver un usage dans le secteur des puces informatiques. « On sait que le nombre de transistors dans un ordinateur double tous les deux ans, a t il indiqué, mais nous atteignons maintenant les limites physiques. En remplaçant les semiconducteurs de silicium par de la matière organique, nous pourrions un jour fabriquer des transistors dix fois plus petits que ceux utilisés à l'heure actuelle ». Les puces auraient ainsi l'épaisseur d'une seule molécule !

La technique employée est étonnamment simple. L'équipe a utilisé une matière inorganique, du cristal de cuivre, comme matrice. En y déposant des molécules, le cristal provoque une réaction chimique et crée un polymère conducteur. Grâce au microscope-sonde à balayage, qui permet de scruter les surfaces avec une résolution à l'échelle atomique, les chercheurs ont découvert que le polymère avait imité l'ordre du cristal en surface. Pour le moment toutefois, l'équipe n'a pu obtenir de réaction que dans une seule dimension, soit une chaîne ou ligne de molécules.

La prochaine étape consistera à ajouter une deuxième dimension en vue de créer des feuilles continues (« graphite organique ») ou circuits électroniques.

Le professeur Perepichka est affilié au Département de chimie de l'Université McGill, alors que le professeur Rosei est affilié au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l'INRS, un des établissements du réseau de l'Université du Québec. Leur recherche a été publiée en ligne par les Proceedings of the National Academy of Sciences et a été financée par le Conseil national de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, le Bureau de la Force aérienne de recherche scientifique et le Bureau asiatique de recherche aérospatiale et développement des États-Unis, le Fonds de recherche sur le pétrole de la Société américaine de chimie, le Fonds québécois de recherche sur la nature et les technologies et le ministère du Développement économique, de l'Innovation et de l'Exportation du Québec.

Source : enerzine.com

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Une baisse des prix sur les piles à hydrogène

19 Mai 2010, 19:01pm

Publié par Grégory SANT

Des chercheurs français se sont inspirés de la biologie pour mettre au point un matériau capable de catalyser sans platine, permettant aussi bien l’utilisation de l’hydrogène dans les piles à combustibles, que la production de l’hydrogène par électrolyse.

Des enzymes qui n’aiment pas l’oxygène

Parmi les obstacles qui ralentissent –ou bloquent- l’avancée de la voiture à hydrogène, il y a le coût élevé de la fabrication des piles à combustibles. Ces piles utilisent du platine, métal aussi rare et cher que l’or, pour accélérer la réaction chimique (la catalyse) qui permet de produire de l’électricité à partir de l’hydrogène et de l’oxygène. Remplacer le platine par un métal bon marché est nécessaire pour baisser le coût des catalyseurs.Pour cela, des chercheurs de plusieurs laboratoires du CEA, de l’Université Joseph Fourier de Grenoble et du CNRS (1) se sont inspirés des hydrogénases, des enzymes présentes dans des microorganismes, qui utilisent du fer ou du nickel pour produire l’hydrogène à partir de l’eau ou pour s’en servir comme source d’énergie.

«Présentes dans des bactéries ou des algues, ces enzymes sont issues d’une époque très lointaine où il n’avait pas d’oxygène dans l’atmosphère terrestre mais du monoxyde de carbone ou de l’hydrogène» explique Vincent Artero, du Laboratoire de chimie et biologie des métaux (Grenoble). Mais elles sont détruites ou inhibées par l’oxygène si bien que ces micro-organismes ont trouvé refuge dans des environnements très particuliers, comme les fumeurs noirs, le long des dorsales océaniques, où l’hydrogène est abondant.

«De précédents travaux ont montré que ces enzymes immobilisées sur des électrodes sont aussi efficaces que le platine comme catalyseur», précise Vincent Artero. Cependant les hydrogénases sont délicates à manier, sensibles à l’oxygène et difficiles à produire, ajoute le chercheur. Son équipe a donc opté pour l’utilisation d’un catalyseur synthétique imitant les hydrogénases. Leur structure cristallographique est connue, l’arrangement des atomes au niveau des sites où se passe la réaction catalytique aussi.

Fixées sur des nanotubes

Vincent Artero, Serge Palacin et leurs collègues ont placé ces ‘imitations’ sur des nanotubes de carbone, qui permettent de greffer un grand nombre de catalyseurs par unité de surface sur l’électrode. Pour tester les performances technologiques de ce catalyseur à base de nickel, les chercheurs ont utilisé les moyens du Liten (1).

«Nous avons une activité dans les deux sens, production et utilisation de l’hydrogène, comme avec l’enzyme» résume Vincent Artero. «La tension à fournir à l’électrode est quasiment la même qu’avec le platine. La vitesse de catalyse en revanche est 10 à 100 fois plus faible qu’avec le platine».

Ces résultats prometteurs, publiés aujourd’hui dans la revue Science, doivent donc encore être améliorés, soit en augmentant la quantité de catalyseur sur l’électrode soit en améliorant la chimie du catalyseur lui-même. «Nous avons 10 à 20 ans de travail devant nous» estime Vincent Artero.

Cécile Dumas

source : Sciences-et-Avenir.com

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Quand les "poussières" deviennent "intelligentes"

3 Avril 2010, 20:37pm

Publié par Grégory SANT

Deux équipes de recherche étudient la possibilité de mettre en oeuvre des micropuces « intelligentes ».

Toujours patente aux Etats-Unis, la peur d'attaques terroristes à l'arme chimique ou biologique a stimulé la recherche sur les dispositifs d'alerte. L'un des plus innovants, imaginé par une équipe de l'université de Californie, San Diego, qui a publié ses travaux dans Nature Materials, préconise l'utilisation de micropuces siliconées à pulvériser dans l'air ou à intégrer à des peintures pour intérieurs. Traitées chimiquement pour détecter un certain nombre de substances, elles peuvent être « lues » par un laser portatif . Mais pour la mise en oeuvre de véritables « poussières intelligentes », capables de récolter et de transmettre de l'information à partir d'un grain de quelques millimètres cubes, et de surcroît autonomes en énergie, voyez plutôt les travaux de Kristofer Pister, de l'université de Californie à Berkeley. Ses smart dusts, puces de silicium équipées de capteurs, senseurs, processeurs, radios et générateurs qui forment, par leur nombre, un réseau communicant, ont un air de science-fiction mais des potentialités bien réelles. Financées partiellement par la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) de l'armée américaine, elles ont d'abord été conçues pour le théâtre d'opérations. Larguées d'un avion à haute altitude, les smart dusts pourront enregistrer les déplacements des véhicules ennemis. Dans le civil, elles serviront à la surveillance de l'environnement ou des bâtiments, jusqu'au monitoring médical (injectées dans le corps d'un patient).

Kris Pister, qui travaille sur ses smart dusts depuis 1998, a d'abord cherché à les miniaturiser. De 100 millimètres cubes, les smart dusts ont été réduites à 15 mm3. L'objectif est d'atteindre rapidement 5 mm3. Mais cette miniaturisation pose des problèmes complexes de gestion de l'énergie. Les calculs du microprocesseur, coeur du module, consomment 10 picojoules par instruction. Mais il faut aussi pouvoir assurer le fonctionnement d'un capteur, d'un récepteur optique pour recevoir les signaux de transmission, d'un rétro-réflecteur d'angle pour émettre les données et d'un convertisseur analogique-numérique. Le choix de la source d'énergie s'est tout d'abord porté sur une cellule solaire. Mais, dans la pratique, il s'est révélé que la lumière du Soleil saturait rapidement les données du récepteur optique. Du coup, les chercheurs se sont tournés vers les nanotubes, aux propriétés mécaniques et électroniques supérieures et d'une très grande conductivité thermique. « Ils pourraient jouer un rôle important dans les communications radio, dans le stockage de l'énergie ou pour les nanopiles à combustion », commente Brett Warneke, chercheur à Berkeley et équipier de Pister.

Pour l'heure, les smart dusts fonctionnelles disposent d'un capteur de lumière et d'un accéléromètre. L'équipe travaille à l'ajout d'un capteur de température et d'une mémoire de 1 kilobit. Orchestrer ces éléments a nécessité le développement d'un système d'exploitation ad hoc, TinyOS, occupant moins de 200 octets de mémoire. Les résultats sont encourageants, même si la question de l'assemblage et du conditionnement n'est pas réglée.

Christophe Dupont et Aline Richard pour larecherche.fr

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La voiture électrique boostée au nanotechnologies

14 Janvier 2010, 21:22pm

Publié par Grégory SANT

"Les gammes de voitures électriques sont aujourd’hui limitées, les prix sont élevés, et les performances des véhicules peuvent globalement être améliorées",explique à L’Atelier Ovidiu Vermesan, chercheur au groupe SINTEF. Afin de palier les différents défauts des voitures électriques existantes, une équipe issue de l'entité et rassemblée au sein du projet E3Car* s'intéresse aux nanotechnologies. Elle compte en renforcer le rôle dans le fonctionnement des véhicules propres. "Les systèmes nanoélectroniques peuvent être utilisés afin de faciliter la conversion d’énergie, ainsi que la gestion des flux énergétiques entre la batterie et le moteur du véhicule, précise Ovidiu Vermesan.








L’architecture interne des véhicules réorganisée

Concrètement, cela signifie que la part des composants nano-électroniques et des semi-conducteurs dans l’architecture des véhicules va considérablement augmenter, comparée à celle des composants mécaniques. "Les voitures électriques seront basées sur un concept de propulsion radicalement différent", poursuit le chercheur. "La structure traditionnelle d’une voiture, qui comprend un seul moteur, une boîte de vitesse, et qui attribue la puissance nécessaire aux roues de manière mécanique, deviendra obsolète". Tout le système de gestion des circuits électroniques sera réorganisé. En intégrant dans la même puce des nano-composants dont la tension électrique est basse ou moyenne avec d’autres composants, de haut voltage, il sera possible d’envoyer des signaux de nature différente.

Résoudre le problème du kilométrage

Et ce, simultanément. "Nous  travaillons sur la mise en place de plates-formes technologiques fonctionnant avec des signaux électriques de très haute intensité pour des applications HV (high voltage), tout en élaborant des circuits qui permettent l’envoi simultané de signaux de moyenne ou de basse intensité",détaille Ovidiu Vermesan. Qui rappelle que le problème majeur des voitures électriques actuelles est le kilométrage. Selon lui, les solutions sur lesquellesE3Car travaille permettrontd’augmenter de manière conséquente la puissance du véhicule.

*E3Car, pour Energy Efficient Electric Car.

 

Source : atelier.fr

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les circuits imprimés passent à l'imprimante

28 Décembre 2009, 22:06pm

Publié par Grégory SANT

Transistor

Imprimer les circuits électroniques plutôt que les graver à partir de silicium permet de réaliser des économies. Malgré tout, il reste encore nécessaire de recourir aux méthodes traditionnelles pour les nettoyer et les amener au niveau de performance voulu. "Sans cela, les transistors obtenus ont une performance médiocre", explique au New Scientist Huai-Yuan Tseng de l’université de Californie à Berkeley. Avec un collègue, le chercheur propose une méthode d’impression des transistors qui élimine cette partie du processus. Le principe de celle-ci est d’utiliser des gouttes d’encre glissant le long d’un sillon microscopique.

Créer une crête pour répartir l’encre de chaque côté

Dans un premier temps, les circuits sont imprimés en utilisant des nano particules d’encre d’argent. Elles sont ensuite recouvertes d’un enduit d’un peu plus de 100 nanomètres de large en plastique isolant. L’encre crée donc une proéminence sous la couche isolante, un peu comme un coussin sous une couverture. Les chercheurs utilisent cette arrête pour faire s’écouler un bloc d’encre unique de part et d’autre de la bosse, créant deux lignes bien séparées. Pour s’assurer que cela se passe bien comme prévu, le composant isolant utilisé doit être dépourvu de propriétés adhésives. Par ailleurs, de l’eau est ajoutée à la nano particule d’argent pour faciliter son écoulement.

Eliminer les problèmes de vitesse des transistor

Les méthodes utilisées jusqu’ici manquaient de précision, et il était courant de voir deux lignes imprimées se rapprocher suffisamment pour nécessiter une retouche du rendu final. Il faut en effet éviter au maximum que les trois électrodes qui constituent un transistor à effet de champ soient situées trop près les unes des autres. "Sans cela, l’impact principal est de réduire la vitesse du transistor", explique encore le chercheur au New Scientist. "Plus les connexions se chevauchent, plus le parasitage est important". La nouvelle technique réduit ce chevauchement à quelques dixièmes de micromètres, un chiffre comparable à l’utilisation de processus de nettoyage supplémentaires utilisés jusque là.

Source : atelier.fr

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La Nanomédecine

4 Décembre 2009, 20:20pm

Publié par Grégory SANT

A petite échelle, les moteurs moléculaires, ATP synthase, permettent de réaliser des machineries de signalisation, d’endocytose ou de phagocytose. Les aptamères, nanostructures repliables, peuvent exercer une activité catalytique ou interagir spécifiquement avec des protéines ou de petites molécules. Au-delà de ces nano-bio-objets, de même que dans les autres domaines, des techniques spécifiques en nanomédecine et nanobiotechnologie ont évolué ou ont été développées : la Résonance Plasmonique de Surface (SPR) pour mesurer les interactions moléculaires, la PCR (Polymerase Chain Reaction) temps réel permettant la quantification d’acides nucléiques, les microscopies champ proche comme le SNOM pour une information topographique couplée à une information optique des surfaces biologiques, l’AFM pour une véritable imagerie cellulaire et moléculaire de ces mêmes surfaces, les micromanipulations (micropipettes) pour l’étude des forces entre molécules individuelles (adhésion, fusion membranaires), les techniques « patch-clamp » permettant d’accéder directement à l’activité de la protéine-canal amenant à l’étude des bio-membranes à l’échelle moléculaire. 

Source : futura-sciences.com

 

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