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Articles avec #technologies

Timbre biométrique par John Rogers

20 Mars 2013, 19:30pm

Publié par Grégory SANT

Le timbre biométrique conçu par l’équipe du professeur Rogers à l’université de l’Illinois ne dépasse pas les 0,8 micron dans sa partie la plus épaisse. Directement appliqué sur la peau, il est protégé par une couche de pansement en spray, et peut tenir pendant deux semaines en résistant à l’eau, ainsi qu’aux étirements et aux compressions liés à une activité physique.

Le timbre biométrique conçu par l’équipe du professeur Rogers à l’université de l’Illinois ne dépasse pas les 0,8 micron dans sa partie la plus épaisse. Appliqué sur la peau, il est protégé par une couche de pansement en spray, et peut tenir pendant deux semaines en résistant à l’eau, ainsi qu’aux étirements et aux compressions liés à une activité physique. © Rogers Research Group, MC10

Encore à l'état de prototype, ce capteur épidermique ultrafin, appliqué sur la peau, surveille des signes vitaux comme le rythme cardiaque, la température et l’hydratation. Capable de tenir une quinzaine de jours et résistant à l’eau, ce timbre biométrique pourrait servir au suivi médical à distance.

Dans un avenir pas si lointain, nous serons amenés à utiliser des timbres d’un nouveau genre. Nous les collerons sur la peau pour recueillir des informations sur certaines de nos fonctions vitales ou surveiller la guérison d’une plaie à la suite d’une intervention chirurgicale. Ces « systèmes électroniques épidermiques » sont des capteurs composés d’un circuit réalisé à l’échelle du micron et qui peuvent servir d’électrocardiographe, électromyographe ou

électroencéphalographe, ou encore mesurer la température, la pression ou l’hydratation de la peau.

Des chercheurs sous la direction de John Rogers de l’université de l’Illinois aux États-Unis viennent de franchir une étape importante dans le développement de ces timbres biométriques en élaborant un procédé qui permet de les

appliquer à même la peau, sans recourir à un support adhésif.

 

Capteur biométrique de 0,8 micron d’épaisseur

John Rogers et son équipe sont spécialisés dans la création de ces capteurs qui, dans leur première mouture, reposaient sur une couche en élastomère souple que l’on collait sur la peau. Une solution qui ne se prêtait pas à une utilisation quotidienne et permanente en raison de l’épaisseur et de l’impossibilité d’exposer ces patchs à l’eau. Les nouveaux timbres mis au point sont 20 à 30 fois plus fins et ne mesurent que 0,8 micron d’épaisseur sur leur partie la plus proéminente.

Ils épousent la structure et les mouvements de la peau sans créer de contrainte et résistent aux étirements et compressions qui peuvent se produire sur l’épiderme dans la vie quotidienne. « Nous avons modifié des techniques employées dans l’industrie des semi-conducteurs pour fabriquer des circuits intégrés, a expliqué John Rogers. Et ce avec des méthodes qui nous permettent de manipuler ces circuits à des niveaux de finesse exceptionnellement réduits, et sur une maille en couches ouvertes pour une intégration directe sur la peau. »


 

Pour appliquer le timbre sur la peau, le procédé s’apparente à la décalcomanie. Au départ, la fabrication du circuit intégré se fait en utilisant la technique appelée silicon on insulator (tranche de silicium sur isolant) mise au point par la société française Soitec. Le circuit est ensuite transféré sur un tampon en caoutchouc ou sur une feuille imprégnée d’alcool polyvinylique, puis appliqué directement sur la peau (sur laquelle a été préalablement vaporisé un pansement liquide pour faciliter l’adhérence).

Une fois le timbre biométrique en place, on applique une nouvelle couche de pansement liquide pour le protéger. On peut alors se baigner avec et le conserver deux semaines sans qu’il se détache. Outre le suivi médical à distance, ces timbres pourraient avoir de nombreuses applications grand public, notamment pour le sport mais aussi la cosmétique et le bien-être.

Transmission sans fil des données

Il reste encore un défi technique important à relever, qui concerne la transmission des données collectées. Avec des timbres biométriques aussi discrets, il faut bien entendu travailler sur une liaison sans fil qui puisse envoyer les informations à un terminal mobile ou un ordinateur. « Actuellement, nous utilisons un câble amovible ultrafin et étirable, mais nous travaillons à un système sans fil à la fois pour la transmission des données et pour l’alimentation », a indiqué John Rogers, sans vouloir entrer dans les détails.

Intégrer un module de communication sans fil ainsi qu’une source d’énergie sans altérer l’extrême finesse de ces timbres biométriques est assurément une gageure technique. Une fois cet obstacle levé, une commercialisation est envisagée via la société MC10, cofondée en 2008 par John Rogers. Ce dernier ne s’est toutefois pas avancé sur une date ni sur un prix de vente pour ces produits.

Source : futura-science.com

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Une douche à photons anti-jetlag

10 Mars 2013, 20:36pm

Publié par Grégory SANT

Ce prototype de douche à Photon vous aide à surmonter le décalage horaire

Pour ceux qui ont tendance à voler régulièrement et à traverser à cette occasion plusieurs fuseaux horaires, vous avez sans doute ressenti déjà à de maintes reprises, les effets du décalage horaire, plus communément appelé « Jet Lag ». Cet état physiologique est le résultat de modifications apportées au rythme circadien du corps. Certains des symptômes liés au décalage horaire sont des troubles du sommeil, des troubles cognitifs, de la fatigue, des maux de tête, de l’irritabilité, et même des problèmes de digestion, qui peuvent perdurer un certain nombre de jours avant que le corps de reprenne son activité normale.

Eh bien conscient de ce problème, Delta Airlines a décidé d’offrir à certains de ses passagers, les services d’un prototype de douche à Photon qui devrait permettre de réinitialiser l’horloge interne de leur corps. Cette « douche » permettrait en outre d’être personnalisée avec les informations de vol des passagers, de sorte qu’elle puisse être personnalisée afin de répondre à leurs besoins individuels…

Source : ubergizmo.com

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Le poisson-coffre inspire nos scientifiques

28 Février 2013, 19:32pm

Publié par Grégory SANT

© Creativemarc | Dreamstime.com

Le directeur du volet Sciences et environnement au sein de l’équipe Cousteau et de The Cousteau Society Tarik Chekchak l’affirme : « la biodiversité, c'est 3,8 milliards d’années de recherche et développement. Elle a peut-être quelque chose à nous apprendre… » Comment imiter ses bons exemples? Grâce au biomimétisme. Cette discipline consiste, face à un problème, à se demander si la nature l’a rencontré, et, le cas échéant, comment elle l’a résolu. Trois niveaux d’imitation existent : imitation de la forme, du procédé ou de l’écosystème.

Par exemple, le fabricant automobile Daimler-Chrysler désirait une voiture aérodynamique, sécuritaire, confortable et écologique. C’est dans l’océan qu’ils ont trouvé un animal dont la forme et la structure correspondaient à ces critères : le poisson-coffre. Avec ses muscles puissants et sa forme aérodynamique, ce poisson des récifs coralliens se déplace en dépensant le moins d’énergie possible. Il se protège des collisions grâce à ses écailles rigides et est très habile pour se diriger dans des endroits exigus.

Certains écosystèmes ont également des choses à nous apprendre pour mieux gérer notre propre économie. Les forêts tropicales et les récifs coralliens, par exemple, appliquent les principes suivants : utiliser les déchets comme ressources, diversifier et coopérer, optimiser plutôt que maximiser, utiliser l’énergie efficacement, ne pas épuiser ses ressources, acheter local, ne pas souiller son nid…

Aux États-Unis, une ferme urbaine applique ces principes et fait cohabiter poissons et légumes, les uns au-dessus des autres. À l’étage inférieur se trouvent des poissons. Leurs déjections, pleines d’ammoniac, sont transformées en nitrates par des bactéries, et envoyées à l’étage supérieur, où poussent tomates, salades et cresson. Les nitrates aident à la croissance des légumes, et ces derniers purifient à leur tour l’eau, renvoyée aux poissons.

Selon Tarik Chekchak, nous avons trop longtemps considéré l’humain d’un côté, son environnement de l’autre, alors qu’ils font bel et bien partie d’un tout. Résultat : nous avons mis en place des comportements mettant en danger l’équilibre de la planète. Mais grâce au biomimétisme, nous pouvons rester optimistes : en observant et en imitant les nombreuses stratégies du vivant, nous pourrions concevoir de nouveaux modes de fonctionnement. Et plus la biodiversité est riche, plus nous aurons de chances d’y trouver les ressources pour nous adapter aux changements.

Source : sciencepresse.qc.ca

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Une batterie révolutionnaire, imprimable, souple et bon marché

19 Février 2013, 19:34pm

Publié par Grégory SANT

Elle est bon marché, peu polluante, aussi fine que deux cheveux, souple au point qu’il est possible de la plier dans tous les sens et ultralégère : la batterie au zinc réalisée par la start-up américaine Imprint Energy cumule les avantages. En raison notamment de son faible prix, elle pourrait détrôner la technologie au lithium et provoquer l'abandon des petites piles bouton.

Avec leur taille réduite, les piles bouton au lithium-ion ont trouvé leur place dans la plupart des petits appareils électroniques, mais elles posent tout de même des contraintes de formes et notamment d'épaisseur. Depuis quelques années, les chercheurs ont trouvé le moyen, au moins au laboratoire, de remplacer ces piles bouton par des matériaux polymères souples imprimables. Ainsi, plusieurs prototypes au lithium-ion ont vu le jour.

Leur principe est le même que celui es modèles classiques : la batterie est composée de plusieurs strates ; une couche centrale enferme l’électrolyte ; de chaque côté de cette couche, on trouve les isolants ; les deux faces de la feuille forment les électrodes. Le tout ne fait souvent que quelques centimètres carrés pour une épaisseur inférieure à un millimètre. Mais ces technologies restent trop coûteuses pour être commercialisées.

En se basant sur cette technique, d’anciens étudiants de l’université de Berkeley, aux États-Unis, ont mis au point une batterie fonctionnant à partir de zinc au lieu de lithium. Il ne s’agit pas uniquement de concevoir des prototypes, puisque dès 2010, les chercheurs ont créé une société baptisée Imprint Energy afin de commercialiser leur invention.


Dans cette séquence vidéo, la société Thin Film Electronics présente un petit patch souple et fin intégrant à la fois, un capteur thermique, un écran d’affichage de la température, une petite mémoire réinscriptible. Le tout est alimenté par la batterie au zinc de la société Imprint Energy. © Thin Film Electronics

En remplaçant le lithium par du zinc, les avantages sont certains. Le lithium habituellement employé reste un matériau coûteux dont les ressources sont limitées. Il nécessite aussi d’être encapsulé car il réagit assez mal au contact de l’eau ou de l’air, ce qui n’est pas le cas du zinc. Lorsque la batterie n’est plus utilisable, le lithium est également très polluant. C’est pour ces raisons que les chercheurs se sont concentrés sur le zinc pour créer des batteries robustes et peu coûteuses. L’utilisation de ce métal n’a rien d’extraordinaire, puisque des batteries souples possédant une anode composée de zinc avaient déjà été développées par d’autres laboratoires. Toutefois, leur durée de vie était limitée. En effet, lors de l’opération de recharge, avec un électrolyte liquide, de petits cristaux de zinc s’accumulent au fil du temps : c’est ce que l’on appelle la dentrite. Cet agrégat finit même par empêcher la recharge de la batterie.

Le secret : un électrolyte solide

Pour éviter cela, les chercheurs ont employé un composant polymère solide combiné avec du zinc pour constituer l’électrolyte. Sur une face de cette dernière, on trouve une couche qui forme l’anode, conçue à partir de zinc. Sur l’autre face, il s’agit de la cathode en oxyde de métal. L’ensemble est flexible et très mince, puisque la batterie n’est pas plus épaisse que deux cheveux. Autre avantage : la batterie pourrait s'avérer très bon marché une fois industrialisée. On parle d'un coût inférieur à 25 centimes. Contrairement aux batteries souples au lithium, celle au zinc peut être utilisé sans enveloppe isolante, ce qui permet d’exploiter les atouts que lui confère sa finesse.

Cela fonctionne plutôt bien, puisque la batterie atteint sans souci les performances des batteries au lithium. En revanche, pour le moment, elle n’est capable de délivrer qu’une faible puissance, inférieure à 30 milliampères-heures (mAh). Malgré cela, la société a déjà trouvé plusieurs applications pour exploiter cette batterie. La firme s’est, en effet, associée à Thin Film Electronics, une entreprise scandinave qui a développé de son côté un minuscule patch électronique imprimé intégrant à la fois la batterie, un capteur thermique, un écran LCD et une mémoire. Le dispositif pourrait même inclure un minipanneau solaire pour la recharge.

Source : futura-sciences.com

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Une batterie révolutionnaire qui se recharge en 10 mn

15 Février 2013, 17:24pm

Publié par Grégory SANT

Nanotubes

Une équipe de recherche de l'Université de Sud Californie est parvenue à produire une batterie offrant une capacité triplée par rapport aux modèles actuels et présentant l'avantage de se charger en 10 minutes.

Le succès incontestable des smartphones et autre tablettes a ouvert un terrain de jeu gigantesque pour la recherche, à savoir l'optimisation et le perfectionnement des batteries. Et dans le domaine, l'équipe du Professeur Zhou Chongwu vient de marquer quelques points.Elle est en effet parvenue à produire une batterie offrant une capacité inédite et la particularité de se recharger en seulement 10 minutes.


Comment cette prouesse est-elle possible ? Retour sur les dernières innovations en date. Sur les batteries lithium-ion actuelles, le graphite utilisé à l'anode possède une capacité spécifique relativement faible, de l'ordre de 50 mAh/g. Pour pallier ce problème, les constructeurs se sont penchés sur l'utilisation du silicium, qui dispose d'une capacité spécifique plus avantageuse, de 3500 mAh/g. Problème : les cycles de charge et décharge induisent une détérioration du matériau pouvant mener à sa casse.

C'est là que les chercheurs de l'Université de Sud Californie interviennent : en utilisant des champs de nanotubes de silicium pour conduire les électrons, l'anode ne s'use pas et ne perd pas de capacité. Mieux, cette transmission plus efficace permet une recharge record, puisqu'il faudrait moins de 10 minutes pour effectuer cette opération.

Le brevet provisoire produit par l'équipe indique que ce genre de dispositif pourrait être utilisé à grande échelle d'ici 2 à 3 ans.

Source : clubic.com

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Des muscles artificiels qui fonctionnent à l'eau

12 Février 2013, 18:22pm

Publié par Grégory SANT

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Des chercheurs du MIT ont mis au point un nouveau matériau capable de changer de forme quand on lui injecte de l’eau sous forme de vapeur. L’équipe fait partie de l’Institut David H. Koch qui fait de la recherche pour la lutte contre le cancer.

 

Ils viennent de mettre en ligne une vidéo étonnante où l’on peut voir une feuille en polymère, se déplacer en se tordant et détendant. Cette feuille de l’ordre de 20 micromètres pourrait être un matériau révolutionnaire fabriqué à partir de deux couches de polymères. La première est dure et sert de support pour la deuxième, qui est un gel mou hydrophile. Ce réseau de polymères transforme la vapeur d’eau en énergie sans l’utilisation d’une source d’énergie externe.

En présence d’humidité, la couche inférieure du micro-film absorbe l’eau évaporée et se contracte. Au contact de l’air, cette même couche libère rapidement l’eau absorbée et se décontracte. Et ainsi de suite… Le plus surprenant est la faible quantité d’eau qu’il faut à ce polymère, comparé à la force qu’il dégage.

Ce déplacement rappelle celui des robots mous en polymère qui sont également un projet de recherche du MIT.

Cette découverte est très encourageante pour la recherche dans le domaine des muscles artificiels. En effet, pour le moment, ces derniers posent problème au niveau de leur autonomie. Comment alimenter un muscle artificiel suffisamment longtemps sans avoir besoin d’une batterie qui fasse trois fois la taille du muscle lui-même ?

Ce matériau pourrait en être la réponse, puisqu’à partir d’une source d’énergie relativement simple à produire, la vapeur d’eau, il peut produire suffisamment d’énergie pour soulever une charge jusqu’à 10 fois son propre poids. Voilà de quoi donner des idées à Vanderbilt-Parker ou à Panasonic

Source : humanoides.fr

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RP-VITA : le robot aide-soignant

11 Février 2013, 18:44pm

Publié par Grégory SANT

 

 

Il y a maintenant six mois était présenté un robot destiné à jouer l’aide-médecin dans les hôpitaux. Véritable homme de main, ce petit assistant robotisé est capable, entre autre, d’assurer tout le suivi du patient. RP-VITA vient d’être autorisé à arpenter les couloirs des hôpitaux américains. 

La FDA, l’Office de Contrôle des Produits Pharmaceutiques et Alimentaires, a donc donné son aval à iRobot et InTouch Health concernant RP-VITA. Premier robot autonome à obtenir ce genre d’autorisation, il devrait donc très bientôt circuler seul dans les couloirs, en évitant murs, personnels, patients et tout autre obstacle.

Contrôlé via une application iPad par un médecin, RP-VITA embarque tout le nécessaire pour effectuer un diagnostic complet. Il sera très utile pour « surveiller activement les patients en pré ou péri-opératoire ou même post-opération. Hôspitalisés aux Etats-Unis, ne soyez pas surpris de vous retrouver face à face avec RP-VITA !

Source : gizmodo.fr

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L'artiste Heather Dewey-Haqborg recrée des portraits à partir d'ADN

11 Février 2013, 18:38pm

Publié par Grégory SANT

L'artiste new-yorkaise Heather Dewey-Hagborg s'est promenée dans les rues de Brooklyn. Sur Myrtle Avenue, elle a ramassé deux mégots. Au carrefour de Wilson Avenue et de Stanhope Street, un chewing-gum vert bien mâché. Et, plus loin, sur Flatbush Avenue, encore un mégot. Heather Dewey-Hagborg ne connaissait évidemment pas les personnes qui avaient abandonné ces déchets, mais cela ne l'a pas empêchée de réaliser un masque réaliste de leur visage, dont on peut voir un spécimen ci-dessus. Grâce à l'ADN contenu dans les mégots et le chewing-gum. La première cigarette avait été fumée par un homme aux yeux marron dont la lignée maternelle était originaire d'Europe de l'Est. Le deuxième mégot avait été jeté par une femme d'origine européenne aux yeux marron. Le chewing-gum sortait de la bouche d'un homme aux yeux marron doté de racines sud-américaines. Enfin, le propriétaire du dernier mégot était un Afro-Américain, lui aussi aux yeux marron.

 

Pour créer ses masques, Heather Dewey-Hagborg n'a utilisé que trois informations génétiques : l'origine ethnique de la lignée maternelle, le sexe et la couleur des yeux. Elle les a ensuite entrées dans un programme de sa composition qui a interprété les données en fonction d'une base de visages. Puis les masques ont été réalisés à l'aide d'une imprimante 3D. Trois variables, c'est peu et le résultat final n'a que peu de chances d'être ressemblant même si le test qu'elle a fait sur elle-même et deux autres personnes n'est pas sans montrer un air de famille entre les originaux et le masque imprimé. Le but de l'artiste est ailleurs. Avec ce projet intitulé "Stranger Visions", elle souhaite déclencher la réflexion du public sur la tentation du déterminisme génétique et sur "ce que peut impliquer une culture de la surveillance génétique". Sous-entendu par un Etat plus ou moins policier.

D'un autre côté, Heather Dewey-Hagborg ne peut s'empêcher de vouloir améliorer la ressemblance, de sortir du "prototype" pour aller vers l'individu, par exemple en trouvant dans l'ADN des informations sur les taches de rousseur ou la prédisposition à l'obésité. Elle pourrait également intégrer des données sur l'âge probable de la personne, sur la couleur de ses cheveux ou même sur certains de ses traits : en effet, comme je l'ai rapporté il y a quelques mois dans ce blog, une étude internationale a relié cinq gènes avec des caractéristiques "spatiales" du visage comme sa largeur, l'écart entre les yeux ou la proéminence du nez. Au bout du compte, le travail de Heather Dewey-Hagborg pourrait bien préfigurer la manière dont la police de demain établira ses portraits-robots.

Au-delà de cette expérience artistique, demeure l'idée dérangeante que, comme nous laissons traîner notre ADN partout, n'importe qui peut récupérer et exploiter un échantillon de notre matériel génétique. Ramasser un mégot dans la rue pour confectionner un masque à partir de l'ADN qu'il contient ne prête pas vraiment à conséquence. Mais que devient le même mégot abandonné par un meurtrier sur une scène de crime, surtout dans une société abreuvée de séries policières ressassant que l'ADN est la reine des preuves ? Et si jamais ce Fantômas moderne s'est affublé d'un masque à votre visage pour se faire complaisamment filmer par les caméras de vidéo-surveillance, quelles seront vos chances d'échapper à l'erreur judiciaire ? Dans un cadre moins policier, à l'heure où les coûts de la génomique s'abaissent rapidement, se pose aussi la question de l'accès des employeurs et des assureurs aux informations génétiques.

Source : lemonde.fr

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Les batteries deviennent imprimables et pliables

10 Février 2013, 19:10pm

Publié par Grégory SANT

Des chercheurs de l’Institut National des Sciences et de la Technologie d’Ulsan, en Corée du Sud, ont réussi à développer la première batterie au lithium-ion pliable et imprimable au monde.

Cette innovation laisse rêveur quant à ses applications. On imagine déjà qu’elle pourra s’intégrer dans un téléphone portable à écran pliable ou dans une tablette utilisant la même technologie d’affichage comme le smartphone/tablette de Samsung,présentée au dernier CES.

Pour concevoir une telle batterie, les chercheurs ont dû manipuler des nanomatériaux, éléments capables de se fixer sur n’importe quelle surface et de créer une substance conductrice (électrolytes polymères).

Autorisant des batteries plus fines, ce procédé permettrait également de supprimer les risques d’explosion grâce à l’utilisation de matériaux souples, mais solides. À l’inverse, dans une batterie conventionnelle, les électrolytes sont liquides et peuvent donc se toucher si le film qui les sépare fond sous la chaleur. Un court-circuit intervient donc et fait exploser la batterie. Si l’avancée est notable, on ne connaît pas encore la capacité de flexibilité de la batterie des chercheurs sud-coréens.

Source : tomsguide.fr

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La fluorescence des ailes de papillons inspire les chercheurs

5 Février 2013, 18:52pm

Publié par Grégory SANT

Des chercheurs de l’équipe « Nanostructures et optiques » de l’INSP étudient les structures photoniques fluorescentes développées par certains insectes. Généralement, ces structures ont la fonction d’interface entre l’animal et le monde extérieur et participent à plusieurs fonctions vitales. Certaines espèces ont ajouté à leur palette lumineuse la fluorescence contrainte, c’est-à-dire générée au sein même du cristal photonique. Ce phénomène constitue une importante source d’inspiration pour les chercheurs et ingénieurs dans de nombreux domaines comme les biocapteurs, les cellules photovoltaïques de nouvelle génération, les fibres optiques structurées…

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Papilio nireus (mâle), face dorsale

Les structures photoniques produisent des effets colorés intenses et visibles de loin, mais souvent très directifs, ce qui peut nuire à l’efficacité de la communication. Certains papillons ont contourné ce problème en combinant aux effets diffractifs classiques une émission de fluorescence qui modifie fortement, tant spatialement que spectralement, le message coloré émis. Le papillon africain Papilio nireus illustre parfaitement cette fluorescence contrainte (Figure 1).

 

 

Les chercheurs ont observé que la membrane supérieure des écailles de l’aile de ce papillon est composée de cylindres creux en configuration hexagonale, enserrés dans un réseau de stries parallèles. L’ensemble est maintenu à distance d’un empilement de couches minces, formant un miroir de Bragg, par un réseau désordonné de piliers verticaux (Figure 2).

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Figure 2

  • (a) MEB : vue latérale de la membrane supérieure
  • (b) TEM : coupe transversale d’une écaille
  • (c) TEM : coupe de la membrane inférieure
  • (d) MEB : surface supérieure de l’écaille
  • (e) MEB : organisation hexagonale des cylindres dans l’espace inter-strie.

Des molécules fluorescentes sont présentes dans cette structure. Leur pic d’émission se situe dans le bleu – vert aux environs de 505 nm, et le pic d’excitation dans le violet, à 420 nm. Le calcul de structure de bandes photoniques révèle l’existence d’un gap complet entre 455 nm et 545 nm, qui enserre le spectre d’émission mais pas celui d’excitation. Cette organisation complexe permet d’optimiser trois fonctions vitales pour l’insecte :

  • L’absorption du rayonnement solaire
    La structure favorise l’absorption des rayonnements ultraviolets et violets, ce qui augmente sensiblement l’émission des fluorophores. Elle permet également l’absorption des rayonnements rouges et infrarouges qui participent à la thermorégulation de l’insecte.
  • La diffraction des rayonnements bleu et vert
    Le gap complet entre 455 nm et 545 nm bloque la propagation de ces ondes dans la structure qui les réfléchit quelque soit leur incidence. Ces bandes bleu-vert sont la signature de l’espèce.
  • L’émission
    La structure influence fortement l’émission de fluorescence, à la fois dans sa répartition spatiale et sa composition spectrale. D’un point de vue spatial et quelque soit la localisation des fluorophores, l’émission de fluorescence est privilégiée selon des directions bien particulières, près de la normale de l’aile et à très fortes incidences (Figure 3).

Figure 3(a) Diagrammes du flux d’énergie électromagnétique émis lorsqu’une source ponctuelle en coordonnées sphériques est insérée à mi-hauteur (b) du Cristal Photonique Bidimensionnel (CP 2D), au centre des cylindres (c).

 

D’un point de vue spectral, lorsque les fréquences des ondes émises se trouvent dans le gap de la structure, leur propagation dans le plan de l’aile est fortement freinée, et l’émission hors plan (vers l’extérieur) favorisée. C’est la fonction « communication » qui est ainsi optimisée. A l’inverse, les longueurs d’onde hors gap peuvent se propager dans toutes les directions de l’espace où elles seront fortement absorbées pour assurer le réchauffement de l’insecte.

Cette étude théorique de l’influence de la structure photonique du Papilio nireus sur ses propriétés d’absorption et d’émission, a permis de mettre en évidence son caractère bi-fonctionnel. Cette structure a deux fonctions à la fois différentes et complémentaires :

  • Accroître l’absorption de la lumière incidente ultraviolette ainsi que de la lumière visible et infrarouge, favorisant ainsi les phénomènes de fluorescence et de réchauffement du papillon.
  • Renforcer l’émission fluorescente dans certaines directions de l’espace. Cette fonction joue le rôle de filtre passe-bande, sélectionnant ainsi les longueurs d’onde émises.

De telles structures multifonctionnelles, optimisées « en moyenne », pourraient par exemple améliorer les rendements de panneaux photovoltaïques, de diodes électroluminescentes ou de détecteurs, tout en assurant l’auto-nettoyage ou leur stabilisation en température.

Source : insp.jussieu.fr

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Figure 3(a) Diagrammes du flux d’énergie électromagnétique émis lorsqu’une source ponctuelle en coordonnées sphériques est insérée à mi-hauteur (b) du Cristal Photonique Bidimensionnel (CP 2D), au centre des cylindres (c).

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