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Actualités 2013
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Films de quartz poreux nanostructurés pour l’électronique : des ‘durs à cuire’ vaincus par la chimie douce
Le quartz, l’une des phases cristallines de la silice, second minéral le plus abondant au monde, était très difficile à purifier et à nanostructurer pour la microélectronique jusqu’à aujourd’hui. En effet, des chercheurs du Laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris (CNRS/Collège de France/UPMC) en collaboration avec l'Institut des matériaux de Barcelone et l’Institut Laue-Langevin de Grenoble ont réussi un tour de force exceptionnel : obtenir avec un procédé simple un film de quartz sur un support de silicium intégrant des caractéristiques indispensables pour la microélectronique. Pourquoi le quartz dans ce domaine ? Pour ses propriétés piézoélectriques, c'est-à-dire la capacité à produire une charge électrique sous l’effet d’une contrainte mécanique. Œuvre de la chimie douce, ces travaux qui ouvrent une voie à la réduction drastiques des coûts de fabrication de films de quartz pour l’électronique et à leur exploitation dans de nouvelles applications du domaine, paraissent dans la revue Science le 17 mai 2013. Lire la suite
Des tensioactifs intelligents pour des bulles et des mousses contrôlables avec la lumière
Pour stabiliser des mousses, on utilise des tensioactifs qui viennent tapisser la surface des bulles et ainsi les protéger. Ce sont eux qui vont déterminer la durée de vie de la mousse. Changer les propriétés du tensioactif en faisant varier un paramètre extérieur comme la température ou la lumière pourrait permettre d’adapter finement les propriétés des tensioactifs pour une application donnée. Des chercheurs du laboratoire « Sciences et Ingénierie de la Matière Molle» (CNRS / ESPCI / UPMC) ont étudié un tensioactif qui change de forme avec la lumière UV, ce qui modifie son affinité pour la surface de l’eau, et donc les propriétés de la mousse. En collaboration avec le département de Matière Molle de l’Institut de Physique de Rennes (CNRS / Université de Rennes 1), ils ont montré comment le liquide s’écoule dans la mousse avant sa rupture. Ces résultats font l’objet d’une publication dans la revue Soft Matter.
Des noyaux de cellules cancéreuses déformés
Difficile pour un biologiste de croire à une image qui montre le noyau d’une cellule vivante totalement déformé. C’est pourtant l’image qu’une équipe de l’Institut de science des matériaux de Mulhouse (IS2M-CNRS/Université de Haute-Alsace), emmenée par Karine Anselme, a produite dans des travaux menés sur le comportement de cellules cancéreuses vis-à-vis de matériauxmodèles microstructurés. Après de premiers résultats parus en 2009 dans la revue Advanced Materials, l’équipe va plus loin avec des travaux parus dans la revue Biomaterials d’avril 2013 qui décrivent la manière dont ces noyaux de cellule se déforment.
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Un commutateur moléculaire à deux visages : une affaire d’états…
Augmenter la capacité de stockage de données numériques implique de réduire toujours plus la dimension des unités élémentaires pour tendre vers celle d'une molécule individuelle. Ainsi, de nombreux laboratoires travaillent sur la conception de molécules qui présentent un comportement de commutation entre deux états aux propriétés différentes, qui pourraient être associés aux bits 0 ou 1 dans un codage binaire. Des chercheurs du Centre de Recherche Paul Pascal (CNRS) et de l’Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (CNRS) ont réalisé un pas de plus dans ce domaine en préparant un système moléculaire commutable mais aussi multifonctionnel, ce qui permet, en principe, d’étendre les valeurs possibles des bits à 0, 1, 2, 3… et ainsi d’accroître les capacités de stockage. Ces résultats sont parus le 14 mars 2013 dans la revue Chemical Science. Lire la suite
Synthèse sous haute pression d’un matériau nanocomposite polyéthylène/zéolithe
Des chercheurs viennent de montrer que l’utilisation de techniques hautes pressions permet de synthétiser des nanocomposites hybrides à l’échelle sub-nanométrique, sans utiliser de catalyseur. Lire la suite
Comment prévenir la colonisation d’implants par des pathogènes?
La prévention de la colonisation des implants par des pathogènes responsables d’infections nosocomiales est une préoccupation médicale et économique majeure. L’immobilisation de molécules antimicrobiennes sur ces matériaux pourrait permettre d’empêcher leur contamination par des bactéries ou des levures. Dans ce contexte, des chercheurs de l’Institut Charles Sadron de Strasbourg (CNRS) et de l’UMR INSERM 1121 viennent de mettre au point le premier revêtement biocompatible auto-défensif vis-à-vis à la fois des bactéries et des levures, destiné à recouvrir les implants médicaux. Ces résultats font l’objet d’une publication dans la revue Advanced Functional Materials. Lire la suite
Des matériaux pour des batteries plus puissantes
Les chercheurs de l'Institut Carnot Cirimat (CNRS/Université de Toulouse III - Paul Sabatier) en collaboration avec des équipes américaines, ont préparé un matériau d’électrode à base d’oxyde Nb2O5 nanométrique combinant deux propriétés respectives de certains supercondensateurs et des batteries Li-on : une vitesse de diffusion rapide des ions (charge/décharge rapide) et un stockage de l’énergie dans le volume entier (plus grande capacité de charge). Cette double propriété est permise ici par un phénomène appelé pseudo-intercalation. Des électrodes épaisses (jusqu’à 40 µm) réalisées avec du T- Nb2O5 offrent ainsi la perspective d’exploiter le mécanisme de pseudo-intercalation pour obtenir des systèmes de stockage de l’énergie pouvant se charger ou se décharger en quelques minutes. Ces travaux, issus du Réseau de stockage électrochimique de l’énergie, paraissent dans la revue Nature Materials le 15 avril 2013.
Du jeu vidéo à la visualisation moléculaire
Nanoparticules mésoporeuses : vers des applications industrielles !
De nouvelles lipoparticules dont on arrive à suivre l’intégrité par luminescence !
Les chercheurs ont mis au point la synthèse et la caractérisation de nouvelles lipoparticules (liposomes* et lipoprotéines) artificielles utilisées comme agents de contraste pour l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) et l’Imagerie Optique (IO). Ces particules sont composées de complexes amphiphiles** de lanthanide(III), Gd(III) pour l'IRM, lanthanides(III) luminescents dans le proche infrarouge (IR), comme l’Yb(III) et le Nd(III) pour l’IO.. Lire la suite
Copolymères triblocs BAB polyanioniques, électrolyte des batteries au lithium métal de demain ?
Nanomédecine : de nouveaux vecteurs de taille contrôlée
Encapsuler les médicaments pour les protéger et les amener à leur cible est un défi relevé par de nombreuses équipes de scientifiques. Un des principaux problèmes réside dans le contrôle de la taille des capsules. Des chercheurs de l’Institut Charles Sadron (CNRS) proposent une nouvelle méthode pour concevoir des polymères qui permet de contrôler parfaitement la taille des capsules synthétisées. Ces résultats font la couverture de la revue Physical Review Letters.
Un progrès dans la lutte contre les infections nosocomiales
L’adhérence des bactéries aux surfaces biotiques et abiotiques est un processus clé des contaminations microbiennes qui sont, notamment, à l'origine de la survenue d’infections. Des chercheurs de l’Institut de Recherche Interdisciplinaire (CNRS / Université de Lille 1), en étroite collaboration avec l’Unité de Génétique de Biofilms (Institut Pasteur), et le Laboratoire des Glucides (CNRS / Université de Picardie Jules Vernes), viennent de développer et de mettre en évidence les propriétés « anti-adhésives » de nanodiamants fonctionnalisés par un sucre simple, le mannose. Ces résultats font la couverture de la revue Nanoscale. Lire la suite
L'exploration des réseaux de signalisation cellulaire mieux maîtrisée
Une équipe menée par Maxime Dahan issue du Laboratoire Kastler Brossel (CNRS/ENS/UPMC/Collège de France) et désormais de l’Unité physico-chimie « Curie » (CNRS/Institut Curie/UPMC), a développé une méthode pour contrôler des signaux biochimiques à l’intérieur des cellules grâce à des nanoparticules modifiées et des forces magnétiques. Les résultats des travaux que cette équipe spécialisée dans l’imagerie appliquée à la cellule a menés en collaboration avec des chercheurs allemands et Yohanns Bellaïche, de l’unité Génétique et Biologie du Développement (CNRS/Institut Curie/Inserm/UPMC), ont été publiés en mars 2013 dans Nature Nanotechnology.
La densité des pores des liposomes mesurée : vers un modèle biomimétique mieux maîtrisé
32 électrons : d’une règle à un principe
La règle de l'octet (G. N. Lewis, 1916) et la règle des 18-électrons (I. Langmuir, 1921) qui correspondent à l'occupation des orbitales de valence s, p et s, p, d respectivement permettent de concevoir des composés de grande stabilité chimique. De la même façon, des chercheurs du Laboratoire de Chimie de Coordination des Eléments f (CEA / CNRS) et du Laboratoire des Mécanismes Réactionnels (CNRS, Ecole Polytechnique), en collaboration avec le Prof. Pekka Pyykkö (Université d’Helsinki, Finlande), ont montré que des composés à 32-électrons pouvaient être stables grâce aux quatorze électrons supplémentaires apportés par des orbitales f. Cette règle à 32-électrons dans lequel un actinide occupe la cavité centrale d'une cage, avait été proposée grâce à des calculs de chimie quantique pour des séries isoélectroniques de Pu@M12 (où M est le plomb ou l'étain) et de U@C28. De nouveaux résultats obtenus cette fois sur des composés de silicium tendent à ériger la règle initiale en principe.
Un nano-laboratoire fluorescent, magnétique et plasmonique
Une nouvelle méthode basée sur l’utilisation de réacteurs microfluidiques (microréacteurs) vient d’être mise au point pour contrôler l’assemblage de nanoparticules inorganiques.
Stabilisation non-covalente de complexes de métaux de transition insaturés
Des chercheurs viennent de démontrer que des espèces organométalliques insaturées électroniquement, leur sphère de coordination étant insatisfaite, pouvaient être stabilisées par des interactions non-covalentes dynamiques avec un groupement métallique voisin. Ces résultats malmènent les paradigmes de la chimie de coordination en soulignant le rôle majeur que peuvent avoir des interactions non covalentes.
Lutter contre l’arythmie cardiaque après un infarctus du myocarde
Les acides gras poly-insaturés oméga-3 sont devenus populaires depuis que l’on connaît leur effet protecteur sur le cœur. Leur action bénéfique pour prévenir l’arythmie cardiaque après un infarctus est scientifiquement établie, mais les mécanismes restent encore mal compris. Par une approche originale qui combine chimie et physiologie, des chercheurs de l’Institut des Biomolécules Max Mousseron (CNRS / Universités Montpellier 1 et 2 / ENSCM) et du laboratoire de Physiologie et Médecine Expérimentale du Cœur et des Muscles (INSERM / Universités Montpellier 1 et 2) ont progressé dans la compréhension des mécanismes de l’effet cardioprotecteur des oméga-3, avec pour objectif final d’aboutir à une nouvelle classe de médicaments. Lire la suite
Une approche biomimétique pour oxyder plus proprement
Les procédés d’oxydation nécessitent généralement des oxydants puissants comme le peroxyde d’hydrogène. Pour s’en affranchir et réaliser l’oxydation à partir de l’oxygène de l’air seul, les chercheurs de l’institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay (CNRS / Université Paris-Sud) ont associé à un complexe bi-nucléaire de fer, analogue de la méthane mono-oxygénase, un complexe de ruthénium(II) photosensible. Cette approche biomimétique leur a permis de réaliser une oxydation « photo-assistée » en s’affranchissant des oxydants puissants, et donc d’oxyder plus proprement. Lire la suite
Compressibilité linéaire négative géante dans le dicyanoaurate de zinc
Des chercheurs viennent de montrer par diffraction des rayons X in situ sous haute pression que le dicyanoaurate de zinc présente une compressibilité linéaire négative géante qui est un ordre de grandeur plus élevé que la contraction observée pour les matériaux typiques utilisés pour les applications en ingénierie. Lire la suite
Le plus grand hydrocarbure polyaromatique jamais observé par diffraction des rayons X
Des chimistes du Centre de Recherche Paul Pascal (CNRS) ont récemment réussi à analyser par diffraction de rayons X le plus grand hydrocarbure polyaromatique jamais caractérisé par cette technique.
Comment vibrent les molécules ionisées ?
Les molécules ionisées interviennent dans de nombreuses réactions chimiques, dans la haute atmosphère par exemple. Connaître la manière dont vibrent les atomes qui constituent ces molécules permet de mieux comprendre leur réactivité. Mais les techniques couramment utilisées deviennent inopérantes notamment quand la structure de la molécule neutre est très différente de celle de l'ion. En couplant expérience et théorie, les chercheurs du Laboratoire Francis Perrin (CNRS / CEA) et du Laboratoire Modélisation et Simulation Multi-Echelle (CNRS / Université Paris-Est Marne-La-Vallée) viennent de démontrer la puissance d’une nouvelle méthode pour accéder à l'ensemble des niveaux vibrationnels. Lire la suite
Le double rôle des bactéries dans la chimie des nuages
Comprendre les nuages et la chimie dont ils sont le siège est un enjeu majeur pour alimenter correctement les modèles globaux de prévision du climat. Depuis plus de trente ans les scientifiques de l’atmosphère n’ont considéré que des réactions purement abiotiques (sans intervention biologique) pour décrire les processus chimiques au sein des gouttes d’eau. Des chercheurs de l’Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (CNRS / Université Blaise Pascal) en collaboration avec le Laboratoire de Météorologie Physique (CNRS / Université Blaise Pascal) viennent pour la première fois de montrer que la composante biologique devra dorénavant être prise en compte dans les modèles de chimie atmosphérique. Lire la suite
Comment mesurer une vitesse de cristallisation ?
La croissance de cristaux gouverne de très nombreux phénomènes naturels comme la formation de la neige pour ne citer qu’elle. Cependant, la mesure directe de la vitesse de cette croissance n’est pas accessible du fait que le procédé employé pour générer les cristaux (selon les cas : refroidissement rapide, évaporation, ou réaction chimique) est toujours plus lent que la cristallisation elle-même. Les chercheurs du Laboratoire de Chimie Physique (CNRS / Université Paris-Sud) viennent de mettre au point une méthode originale qui permet de contourner cet obstacle, applicable à de nombreux systèmes organiques et inorganiques.
Propriétés physiques des membranes biologiques : nouvelle approche, nouvelles perspectives
Les cellules, unités constitutives et fonctionnelles de tout être vivant, sont délimitées par une membrane qui, de la bactérie à l’être humain, a une structure très conservée : une fine double couche de lipides, incluant diverses protéines. Plusieurs équipes(*) du CNRS, du CEA et de l'Université de Strasbourg, ont développé un système modèle original permettant de reproduire et d’étudier les propriétés de ces bicouches de lipides. Leurs résultats viennent d’être publiés dans PNAS. Lire la suite
Des nanorésonateurs en anneau pour les ondes électroniques
Biotechnologies : des puces sucrées sur des chaînes de polystyrène
La reconnaissance moléculaire de sucres par des protéines complémentaires est de plus en plus utilisée dans des applications en biotechnologie et nanotechnologie (diagnostics, bio-puces…). Cependant, le contrôle de l’agencement précis de fonctions sucrées sur un matériau synthétique reste un véritable challenge. Une équipe de l’institut Charles Sadron (CNRS), en collaboration avec des chimistes du Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales (CNRS), vient de réussir à « placer » à des endroits bien précis des sucres sur des chaines de polystyrène. Ces nouveaux systèmes qui pourraient être utilisés dans de nombreuses applications telles que le piégeage sélectif de virus, de toxines bactériennes ou la réalisation de diagnostics moléculaires, font l’objet d’une communication dans la revue Angewandte Chemie International Edition. Lire la suite
Régulation épigénétique du cancer : derniers résultats
Des chercheurs du laboratoire « Pharmacologie de la régulation épigénétique du cancer »(CNRS / Pierre Fabre) viennent de montrer que la perte d’expression d’un gène suppresseur de tumeur est liée à la présence de deux marques épigénétiques répressives co-existantes sur son promoteur in vitro dans des cellules cancéreuses. Ils ont également identifié les modifications épigénétiques provoquées par certains pesticides et insecticides.
Flavaglines : de nouvelles pistes pour une utilisation clinique
Des chercheurs strasbourgeois et parisiens ont démontré l’effet des flavaglines dans les mécanismes de luttes contre des pathologies à travers plusieurs publications.
Des nanoparticules à base de caoutchouc naturel synthétique contre le cancer
La conception de nanoparticules pour la délivrance de molécules thérapeutiques vers un organe, un tissu ou une cellule malade, représente un enjeu majeur dans le domaine de la nanomédecine. Dans ce contexte, les chercheurs de l’Institut Galien Paris-Sud à Châtenay-Malabry (CNRS / Université Paris-Sud) ont développé une nouvelle famille de nanoparticules biocompatibles à forte activité anticancéreuse. Ils sont parvenus à faire croître, de manière contrôlée et ajustable, de courtes chaînes de polyisoprène à partir de molécules anticancéreuses, pour former des composés qui s’auto-assemblent sous forme de nanoparticules biologiquement actives in vivo. Ces résultats sont publiés dans la revue Angewandte Chemie. Lire la suite
Contrôler l’activation de signaux biochimiques par des nanoparticules magnétiques
Des chercheurs du département de Chimie de l’Ecole Normale Supérieure (CNRS / ENS / UPMC) en collaboration avec trois autres équipes (1) ont mis au point une nouvelle méthode permettant de contrôler, à l’aide de nanoparticules magnétiques, l’activation spatiotemporelle de cascades de signalisation biochimiques essentielles aux processus morphogénétiques cellulaires. Cette nouvelle technique pourrait potentiellement s’appliquer à une grande variété de problématiques incluant la compréhension de la division d’une cellule. Ce travail a été publié dans le journal Nature Nanotechnology (21 Janvier 2013).
Auto-assemblage des polymères: éteindre des interactions pour mieux en activer d’autres
Les chercheurs du Laboratoire de chimie des polymères organiques (LCPO – CNRS/Université de Bordeaux 1/ENSCBP) ont mis au point des nano-particules dont la morphologie est proche de structures virales et qui se forment par auto-organisation sous l’influence de l’activation et la désactivation des interactions électrostatiques et du caractère hydrophobe des entités en jeu. Ces travaux qui offrent une nouvelle technique dans le développement des structures supramoléculaires, sont parus dans la revue Journal of American Chemical Society. Lire la suite
Nanotubes de carbone longs, risques similaires à l’amiante ?
L’étude menée par l’équipe d’Alberto Bianco (Laboratoire d’Immunopathologie et Chimie Thérapeutique/ CNRS), le groupe de Kostas Kostarelos (Ecole de Pharmacie, Londres, Royaume-Uni) et de Maurizio Prato (Université de Trieste, Italie) vient de montrer que la réactivité similaire à l’amiante et la pathogénicité qui ont été décrites pour ces longs nanotubes peuvent être totalement atténuées grâce à une fonctionnalisation chimique adéquate qui permet de les désagréger et réduire de manière significative leur longueur qui est à l’origine de cette toxicité. Lire la suite
Des poussières minérales atmosphériques qui produisent des particules d’acide sulfurique
Sous l’action des vents, les plus fines particules de sables, provenant des zones arides et semi-arides, peuvent être émises dans l’atmosphère. Il est désormais établi que ces poussières offrent une importante surface de réaction pour les gaz à l’état de traces comme le dioxyde de soufre. Alors que l’on pensait que les molécules issues des réactions chimiques restaient accolées aux poussières, des chercheurs d’IRCELYON (CNRS / Université de Lyon 1) viennent de montrer que ces particules sont à l’origine de la formation de nouvelles particules d’acide sulfurique ultrafines. Ces résultats font l’objet d’une publication dans la revue PNAS. Lire la suite
