C'est un objet très petit (bon d'accord...) : d'un nanomètre ou milliardième de mètre. Mais c'est encore plus, puisque pour avoir l'honneur d'être dénommé nanoparticule, "un fragment de matière doit avoir, au moins, deux dimensions dans l'espace inférieures à 100 nanomètres" nous livre Benoît Hervé-Bazin (La Recherche, janvier 2007).
Pourquoi donc cette restriction ? Tout simplement parce que les propriétés de la matière varient lorsque sa taille passe au dessous du seuil nanométrique. C'est pourquoi on distingue les particules "sphériques" - qui ont trois dimensions nanométriques - des "fibres" appelées aussi "nanoparticules synthétiques" et qui ont, elles, une de leurs dimensions non nanométrique. Cependant il ne faut pas confondre "nano" et "techno" rappelle Benoît Hervé-Bazin : "l'atmosphère contient des "nanodébris" de végétaux ou de micro-organismes, et, depuis que le feu existe, l'être humain en respire sous forme de fumée"...
Le dioxyde de titane fait partie des nanoparticules synthétiques (tout comme l'oxyde d'argent...).
A l'heure actuelle, on parle beaucoup des nanotechnologies dans l'actualité scientifique, et le cas du dioxyde de titane est particulièrement intéressant et passionnant puisque ses propriétés autant que ses dangers sont, aujourd'hui, mis à l'épreuve. De plus les questions de développement durable et d'écologie sont de plus en plus à la mode, et le dioxyde de titane a des propriétés propres à première vue. Cependant, on verra que cet oxyde fait débat étant donné qu'il a été récemment classé comme cancérogène. Comment le dioxyde de titane, une nanomolécule quasi-révolutionnaire et aux risques encore mal évalués, incarne la complexité du débat actuel sur les nanotechnologies ?
Nous allons donc tenter dans ce compte rendu de nos travaux, de présenter, d'expliquer et d'exposer ce cas du dioxyde de titane. Nous commencerons donc par présenter la molécule, puis nous tenterons d'expliquer ses propriétés et enfin nous mettrons en évidence d'éventuels dangers. En plus de cela nous vous proposons de profiter de l'interview de Monsieur Amblard - histologue à l'Institut Curie - et d'analyser nos sondages ou même de prolonger le sujet dans notre "biblio/webographie".
« Les molécules qui composent un solide, comme toutes les molécules, possèdent des électrons. Ces électrons peuvent être bien attachés au noyau, ou au contraire moins bien attachés.
La différence entre un conducteur et un isolant provient des électrons.
Dans le cas d’un conducteur, les électrons sont mal attachés : ils se mettent facilement en mouvement et donnent ainsi naissance au courant électrique. Plus les électrons sont mobiles, mieux le courant électrique a des facilités à se créer.
La conduction ou la capacité à conduire le courant est donc directement liée à la densité, à la mobilité des électrons.
Dans le cas d’un isolant, les électrons ne bougent pas.
Il existe une situation intermédiaire, dans laquelle les électrons bougent si on les perturbe. Grâce à un champ électrique suffisamment élevé, on peut les mettre en mouvement.
La lumière correspond à un champ magnétique et un champ électrique. Là où passe la lumière, le champ électrique est alternatif. Le champ a pour effet de faire bouger les objets chargés. Si on a atome dans un champ électrique, l’électron est soumis à une certaine force qui va dans un sens donné par le champ électrique. La force causée dépend du signe de la charge : les électrons vont d’un côté et les protons, donc le noyau, vont de l’autre. Quand la lumière passe sur un objet, les charges se séparent. La masse des noyaux est beaucoup plus grande que la masse des électrons, d’où un problème d’inertie. Ainsi, les électrons suivent mais pas le noyau qui n’a pas le temps de se déplacer.
Lorsqu’on prend une matrice solide, la lumière a un effet sur les électrons : il sont secoués. Ils poussent collectivement dans un sens ou dans un autre. Cela est rendu encore plus facile si ils ne sont pas bien attachés au noyau.
Avec une lumière bien adaptée, en terme de longueur d’onde, on peut dissocier les électrons du noyau, les détacher de la matrice. Ils sont mis en mouvement dans la matrice solide comme si ils n’appartenaient plus au noyau : ils deviennent ainsi des électrons conducteurs.
Lorsque la lumière est absorbée par un solide, on peut faire passer un certain nombre d’électrons conducteurs, tout le matériau devient conducteur. Techniquement, on dit qu’on fait passer, grâce à l’absorption de lumière, les électrons de la bande de Valence dans laquelle ils sont attachés à leur noyau, à la bande de conduction, où ils assurent le transport.
L’atome qui s’est libéré d’un électron pour le donner à la bande de conduction se retrouve avec un trou, une place vide.
Une paire électron-trou s’est crée, par dépense d’énergie.
L’objet est excité une fois qu’il a une impulsion lumineuse. Les états excités ne sont pas stables et reviennent donc à l’état initial : c’est une recombinaison. La paire électron-trou se recombine, c'est-à-dire que l’électron chargé négativement va dans le sens opposé au trou chargé positivement. Eventuellement, cela émet de la lumière.
Chimiquement, la configuration où les atomes ont un trou dans la structure électronique est différente de celle des atomes sans trou. Si l’on prend deux molécules configurées différemment, leurs propriétés chimiques différent également. La chimie faite avec l’une ou l’autre de ces molécules n’est donc pas la même.
Ces atomes « excités » sont plus réactifs.
Explication générique de l’aspect de la catalyse
C’est l’espèce excitée qui contient les sites réactionnels. Ils doivent être accessibles aux molécules de gaz, donc de façon préférentielle à la surface. Plus il y a de surface, mieux c’est.
Un petit problème…
Nous disposons d’un nombre d’atomes donné. Nous formons une sphère de volume vo, et de surface so. Avec le même nombre d’atomes, il est possible de fabriquer n sphères.
Leur surface, réduite n fois en volume est elle plus grande ou plus petite ?
La surface des petites sphères est plus grande, l’utilisation de catalyseurs microscopiques est ainsi justifiée. Si c’est la surface qui compte, le volume n’est pas à prendre en compte. Ce n’est donc pas gênant que le volume soit plus petit.
La matière excitée par les UV est une espèce chimique qui contient des molécules à une réactivité particulière. Cette réactivité est présente en volume mais c’est aussi la surface qui compte.
L’état excité est réducteur, les électrons libres, au lieu de se recombiner avec les trous se recombinent en tant que réducteurs.
On part d’une réaction. Le chemin vers la construction d’un produit passe par la construction d’intermédiaires qui sont instables. On ne les a qu’avec de l’énergie. Plus la « barrière d’énergie » (niveau de difficulté pour faire la réaction) est haute à franchir, plus il va falloir du temps.
-Chauffer, c’est apporter de l’énergie : certaines réactions marchent donc mieux lorsqu’on chauffe. La chaleur a d’autres effets : c’est pourquoi on ne l’utilise pas systématiquement.
-Il existe une autre façon de faire pour accélérer une réaction : la catalyse. Comment faire baisser les barrières d’énergie ? On utilise un catalyseur. Artificiellement, on a un mécanisme d’ascenseur.
Quand on excite le Tio2, il a une grande énergie et il s’associe facilement aux molécules de gaz, ils les aident à franchir les difficultés. Rapprocher les éléments, c’est faciliter les choses. Les enzymes sont des catalyseurs : elles rapprochent les réactifs vers leurs surfaces. »
Les applications concrètes et macroscopiques du dioxyde de titane se comprennent par sa structure, et par ses propriétés vis-à-vis de la lumière.
La nécessité de dépolluer l’air
La pollution de l’air est un fait très prégnant, en particulier, dans le milieu urbain où les activités industrielles sont les plus présentes (raffineries, papeteries, industrie papetière et chimique) et là où les trafics routiers sont les plus importants. On trouve, en effet, du dioxyde de soufre (SO2 ) au niveau des installations de combustion (soufre du combustible) ; de l’oxyde d'azote (NO, NO2 ) dégagé par les véhicules, ou par des installations de combustion défectueuses; des particules fines (PM2.5, PM10) rejetées par des véhicules diesel, la combustion et l’incinération des déchets; des composés organiques volatiles (COV dont benzène, toluène, trichloréthylène) dans la chimie, pétrochimie, l’usage de solvants, et dans les véhicules du monoxyde de carbone (CO) dans tout ce qui est combustion incomplète des véhicules; des métaux (Pb, As, Ni, Hg, Cd,...) dans la sidérurgie et la combustion et l’incinération des déchets ; et enfin de l’ozone (O3 ) par l’intermédiaire de réactions photochimiques dans l'air entre les oxydes d'azote, le monoxyde de carbone et les composés organiques volatils. Il faudrait ajouter l’action des plantes et des animaux (pollens, allergènes) et de l’activité humaine dont le tabac (contenant du formaldéhyde très nocif), et les travaux d’entretien ménagers (utilisation de détergents, de peintures contenants les fameux COV) font partie des plus dangereux pour nous et notre environnement.
Quelles solutions ?
On utilise aujourd’hui plusieurs méthodes pour décontaminer et dépolluer l’air environnant : l’absorption, l’adsorption, l’incinération, la biofiltration, et la photocatalyse. Cependant, la méthode ne consommant pas d’énergie et ne produisant aucun sous-produit nocif pour l’environnement est la méthode la meilleure. L’efficacité de ces différentes techniques de dégradation des polluants organiques dépend de leur débit et de leur concentration.
Pourquoi la photocatalyse ?
La photocatalyse a, a priori (lire la Partie III, sur les risques dus au dioxyde de titane) beaucoup d’avantage : son faible coût, son efficacité de minéralisation des polluants, la faible consommation en énergie qu’elle nécessite (on le verra, elle repose sur l’action de la lumière), et la variété des polluants qu’elle peut dégrader.
On l’a dit plus haut, l’efficacité des procédés de dépollution dépend du débit et de la concentration des polluants et par propriété, la photocatalyse est plus appropriée au traitement de l’air dans des volumes réduits (faible charge et faible débit), c’est-à-dire à des échelles qui ne dépassent pas celles des dégagements d’effluents par les automobiles et transports en commun ce qui est déjà considérable.
La photocatalyse oxydante
Histoire de la découverte de la capacité photocatalytique du dioxyde de titane
C'est en 1967, que le Professeur Honda-Fujishima, alors encore étudiant au Japon, découvre la capacité photocatalytique du dioxyde de titane. En exposant à une lumière forte une électrode en dioxyde de titane plongée dans une solution aqueuse, il a remarqué la présence sur la surface de l'électrode de bulles qui disparaissaient avec la lumière... Il a constaté que les bulles étaient constituées de dioxygène sur l'électrode en titane et constituées de dihydrogène sur l'électrode en platine. L'eau s'était décomposée en dihydrogène et dioxygène ! Ce phénomène a été plus tard appelé photocatalyse ou "effet Honda-Fujishima".
L'effet Honda-Fujishima ou photocatalyse
Mais le simple fait d'utiliser la lumière comme source d'énergie n'a pas convaincu tout les chimistes de l'époque. C'est seulement à partir de la publication par Fujishima, en 1972, dans la revue Nature d'un article sur la possibilité de produire de l'hydrogène -source d'énergie propre - à partir de lumière et d'eau (accéder à l'article), que l'on a commencé à attirer l'attention sur ses travaux. Mais en couvrant le toît d'un bâtiment de film en dioxyde de titane, il n' a généré que 7 litres d'hydrogène par mètre carré. Ce faible rendement lui fit comprendre que le dioxyde de titane n'était pas adapté à la conversion d'énergie (ce que Michaël Grätzel a tenté de réfuter en 2002 quand il a mis en place une cellule photoélectrique à base de dioxyde de titane, cf fin de la Partie).
Heureusement, Professeur Kazuhito Hashimoto et Docteur Toshiya Watanabe ont rejoint le groupe de recherche de Fujishima en 1989. Leur contribution a été considérable. Convaincus par la capacité oxydante du dioxyde de titane, ils ont couvert les murs et le plafond d'une salle d'opération d'un hôpital japonais. La concentration en bactérie de la salle d'opération avait clairement chuté...
Enfin, en 1995, ce même groupe de recherche baptisé "Toto" a exposé à la lumière une plaque de verre renfourrée avec du dioxyde de titane et déposé ensuite des goutellettes d'eau à sa surface pour constater que ces goutellettes ne gardaient pas leur forme sphérique mais s'aplatissaient. En effet, les zones les plus exposées au dioxygène étaient hydrophobes, tandis que les autres étaient hydrophiles. Ils constatèrent donc la formation d'un film uniforme d'eau à tête hydrophobe (c'est-à-dire à l'inverse des molécules d'huile à la surface de l'eau, cf expérience de Franklin). Si, par exemple, de l'huile était sur cette surface de verre, l'eau se glisserait sous l'huile et la chasserait facilement, c'est exactement le principe des rétroviseurs auto-nettoyants !
Le dioxyde de titane - sous un éclairement ultraviolet comme celui émis par le soleil et dans des conditions atmosphériques - forme du dioxygène actif et des radicaux hydroxyles (OH°) en abondance et qui, par exemple peuvent réduire les oxydes d’azotes (NOx) et les oxydes de soufres (SOx) en solutions d’acide nitrique (HNO3) et sulfurique (H2SO4). Lors de cette réaction, le catalyseur n’est ni consommé ni altéré. Cette réaction présente beaucoup de similitude avec la synthèse chlorophyllienne. Ainsi ces deux types de gaz connus pour leur nocivité et notamment dégagés par les pots d’échappement sont rendus acides par l’action catalysatrice du TiO2.
Explications :
Qu'est ce que la photocatalyse ?
La photocatalyse est un phénomène naturel dans lequel la lumière agit sur une substance appelée photocatalyseur et qui accélère la vitesse d'une réaction chimique. Dans ce type de réaction le catalyseur (ici le TiO2) n'est ni consommé ni altéré. Cette réaction ressemble beaucoup à celle de la synthèse chlorophyllienne (cf "Le modèle de la photocatalyse chlorophylienne").
Les caractéristiques de toute photocatalyse sont les suivantes :
1. transfert des molécules réactives dispersées dans le fluide vers la surface du catalyseur
2. adsorption des molécules réactives sur la surface du catalyseur
3. réaction sur la surface de la phase adsorbée
4. désorption des produits
5. éloignement des produits de l’interface fluide/catalyseur
Pour éviter de long discours un schèma explicatif résume de façon simplifiée ces différentes étapes.
Etapes de la photocatalyse (sources Christos SARANTOPOULOS)
La photocatalyse a véritablement lieu lors de la 3ème étape. Un catalyseur de type oxyde comme le TiO2 ou encore ZnO, doit être éclairé par des photons dont l'énergie est supérieur à la bande interdite Eg (hn >Eg). Ces photons sont ensuite selon ces conditions absorbés et sont créées des paires électron-trous qui se dissocient en photoélectrons libres dans la bande de conduction et en photo-trous dans la bande de valence.
Schéma du processus de photocatalyse sur une particule de TiO2 (Source : http://photocal.over-blog.com/article-10847854.html)
Rappels sur la notion de valence et de conduction
Quand un atome reçoit une impulsion lumineuse, on dit qu’il est excité. La structure électronique de ces atomes excités - optiquement - est de fait différente de celle d’un atome qui n’aurait pas été excité.
Ces atomes excités sont réputés pour être plus réactifs que les autres et en particulier du point de vue des réactions d’oxydoréductions. En effet, l’espèce excitée contient des sites qui sont potentiellement réactionnels, et qui sont d’autant plus accessibles aux molécules qui vont être oxydées qu’ils sont en surface et nombreux. Or les électrons libres se promènent sur la partie la plus extérieure de l'espèce en question. De plus, la particule excitée contient des molécules qui vont avoir une réactivité particulière. La formation de ces molécules très réactives (appelées radicaux libres), engendrée par un photocatalyseur rend ces molécules capables de décomposer certaines substances, organiques et inorganiques, présentes dans l’atmosphère et parfois nocives, en composés supposés inoffensifs par oxydo-réduction.Les électrons libres excités au lieu de se recombiner avec ce qu'on appelle des trous se recombinent en tant que réducteurs. En un mot, au lieu de former des ions comme on est habitué à l'observer, il va y avoir gain d’électrons : ce gain étant appelé réduction. Dans le cas du dioxyde de titane, cette réduction conduira à la formation de dioxygène actif et de radicaux hydroxyles…
Deux exemples de minéralisation de composés organiques : la minéralisation du dioxyde de soufre et du dioxyde d'azote.
L' équation redox suivante effectuée par combinaison linéaire illustre l’action de la lumière sur le TiO2. Un rayonnement UV apporte un nombre n d’électrons TiO2excité qui forme un radical hydroxyle (OH°).
TiO2 + 4e- + 4H+ = Ti + 2H2O x1 TiO2 + 4e- + 4H+ = Ti + 2H2O x1
TiO2 + 2H2O → Ti + 4HO° TiO2 + 4O2 → 2H2O+ Ti + 4O2°
Après la formation de l’oxygène actif et des radicaux hydroxyles, ceux-ci réagissent de façon oxydo-réductrice avec les espèces polluantes comme les oxydes d’azotes et de soufres. Ces espèces (.OH et O2) très réactives peuvent dégrader les polluants présents dans l'eau ou dans l’air, (mais aussi les micro-organismes). Voici deux exemples de réactions possibles :
Formules de Lewis de la minéralisation du dioxyde de soufre
2OH°(aq) + SO2 (g) → H2SO4(aq)
Formules de Lewis de la minéralisation du dioxyde d'azote
OH° (aq) + NO2 (g) → HNO3 (aq)
Ainsi grâce à la catalyse du dioxyde de titane, on a pu fabriquer des peintures, des bétons « mange-pollutions » et aux propriétés non-salissantes ce qui allongerait le délai entre les opérations de ravalement, de maintenance et de nettoyage des bâtiments. L’église du Jubilé à Rome – inaugurée le 23 octobre 2007 par son architecte américain Richard Meier - tout comme la cité des Beaux-Arts de Chambéry ont été construites avec un béton intégrant des nanoparticules de dioxyde de titane.
Photo de l’Eglise du Jubilé à Rome, première construction dont le béton contenait du dioxyde de Titane.
La photocapacité du dioxyde de titane
En fabricant une cellule photoélectrique grâce à deux électrodes dont l’une est en dioxyde de titane, Michael Grätzel a réussi en 2003 à mettre en place un système permettant de convertir l’énergie lumineuse en électricité et de stocker cette électricité. En effet, ce chimiste suisse est parti du raisonnement suivant : si les plantes puisent leur énergie grâce à la photosynthèse, pourquoi ne pas inventer un système similaire? Le premier atout de ce système est son faible coût par rapport à la cellule photoélectrique faite en silicium monocristallin (appliquée en fait dès 1839 par Antoine Becquerel !). Ce photocapaciteur, qui peut produire de l'électricité même par temps couvert ou sous une lumière artificielle, est destiné aux applications portables comme les panneaux solaires pour charger les téléphones. Il n'est pas encore suffisamment rentable d'un point de vue énergétique pour alimenter des voitures électriques.
Explications :
Le dioxyde de titane est un semi-conducteur.
Or, on fait passer un courant d’autant mieux, qu’il y a des électrons mobiles en quantité dans une espèce. Rappelons-le, la différence entre un conducteur et un isolant est la suivante : les électrons d’un conducteur sont moins bien « attachés » que ceux d’un isolant et donc les conducteurs sont plus faciles à mettre en mouvement que les isolants. Cette mise en mouvement correspond précisément à un courant électrique. La situation intermédiaire est celle des semi-conducteurs qui à champ faible se comportent comme des isolants et à un champ suffisamment élevé se comportent comme des conducteurs. L’étendue de valeur du champ électrique correspondant au comportement isolant d’un objet est appelée « borne interdite ». Dans le cas du dioxyde de titane cette bande vaut environ 3,2V, soit 388nm.
Phénomène de « bande interdite » chez un semi-conducteur : le dioxyde de titane.
Dégradation de la membrane cellulaire par les espèces actives.
Pour ce qui est des micro-organismes, le mécanisme de dégradation est dû tout d’abord à l’attaque de la membrane cellulaire par les espèces actives formées (.OH et O2). La membrane étant dégradée, elle ne peut plus remplir entièrement ses fonctions comme par exemple la respiration, et la protection de la cellule. Après dégradation de la membrane, l’ADN et l’ARN sont également touchés par le TiO2 qui peut pénétrer à l’intérieur de la cellule s’il est en suspension dans le milieu. Cette dégradation permettrait notamment de décomposer les micro-organismes présents dans l’eau.
Le modèle de la photosynthèse chlorophylienne
La photosynthèse des cellules autotrophes partagent beaucoup de similitudes avec la photocatalyse.
Pourquoi la photosynthèse ?
Tous les animaux vivent de l'énergie stockée dans les liaisions chimiques de molécules organiques, produites par d'autres organismes, et qu'ils intègrent sous forme de nourriture. Ces molécules organiques fournissent aussi les atomes dont les animaux ont besoin pour construire leur matière vivante. Or certains animaux se nourrissent d'autres animaux, par un phénomène que l'on appelle la chaîne alimentaire animale : un renard a pour proie un oiseau qui lui même a dégusté une araignée qui s'est nourrie elle même d'une petite coccinelle qui avait mangé un puceron qui avait quelques heures avant dévorer la plante à fleur d'un cher être humain. Il y a donc au bout de cette chaîne alimentaire, on trouve les plantes. Ces plantes avant d'être consommées avaient capté de l'énergie solaire. C'est donc du soleil que toute l'énergie utilisée par les cellules animales provient.
Mais comment l'énergie solaire pénètre le monde vivant ?
Précisément par le biais de la photosynthèse accomplie par les plantes et les bactéries photosynthétiques.
La photosynthèse convertit l'énergie électromagnétique du soleil en énergie de liaison chimique dans les cellules.
Qu'est ce que la photosynthèse ?
Les réactions de photosynthèse se font en deux étapes.
Au cours de la première, qui est celle dépendante de la lumière, l'énergie solaire est captée et stockée de manière transitoire sous forme d'énergie de liaison chimique dans ce qu'on appelle des transporteurs d'énergie (molécules qui transfèrent de façon enchaînée un électron d'une molécule « donneuse » à une molécule « accepteuse »; dans la photosynthèse, ce sont respectivement des enzymes et co-enzymes comme l'ATP et la NADH).
Au cours de la seconde étape de la photosynthèse, les molécules transporteuses d'énergie sont utilisées pour permettre un processus de fixation du carbone au cours duquel différents sucres sont fabriqués à partir de gaz carbonique (CO2) et d'eau (H2O). Par la production de ces sucres, ces réactions engendrent une source essentielle de stockage de l'énergie de liaison et de matériaux aussi bien pour la plante elle-même que pour les animaux qui la mangeront.
La photosynthèse : un processus en deux étapes (tiré de Essential cell biology, second edition)
Afin de fixer les idées, on peut mettre en équation la photosynthèse :
L'équation globale de la photosynthèse est la suivante (en ne considérant que l'aspect carboné, c'est-à-dire en excluant les nombreuses réactions métaboliques intermédiaires avec l'ATP et la NADPH) :
6CO2 + 12H2O→ C6H12O2 + 6O2 + 6H2O
Les sucres produits sont utilisés aussi bien comme source d'énergie de liaison chimique que comme matériaux servant à la construction de nombreuses molécules organiques, essentielles pour la cellule végétale.
Il faut enfin ajouter que la photosynthèse et la respiration sont des processus complémentaires. Les échanges entre les plantes et les animaux ne se font pas dans une direction unique. L'oxygène libéré par la photosynthèse est ensuite consommé lors de la combustion des molécules organiques. Ainsi, certaines des molécules de CO2 fixées un jour dans les molécules organiques d'une feuille verte par photosynthèse ont été libérées la veille dans l'atmosphère par la respiration d'un animal.
Le rôle des chloroplastes.
Les chloroplastes sont de gros organites verts que l'on trouve seulement dans les cellules des plantes et des algues, et non pas chez les animaux ou les champignons. Ces organites sont entourés de deux membranes possédant des empilements de membranes internes, les poches tylakoïdales, contenant la chlorophylle, un pigment de couleur verte. Les chloroplastes sont les organites permettant aux plantes de tirer leur énergie directement de la lumière du soleil, ils captent l'énergie du soleil dans les molécules de chlorophylle et l'utilisent pour faire des molécules de sucres très énergétiques.
Ils accomplissent la photosynthèse.
La complémentarité entre la photosynthèse et la respiration (tiré de
Essential cell biology, second edition)
Conclusion de la Partie :
On a vu que les propriétés du dioxyde de titane étaient d'autant plus intéressantes qu'elles étaient naturelles et qu'elles offraient donc des applications utiles. Cependant, comme on va le voir dans la prochaine partie, le dioxyde de titane peut présenter des risques...
Voilà quelques photos que nous avons prises à l'institut Curie dont notamment un laser qui émet 80 millions d'impulsions par seconde ou encore des détecteurs qui permettent de d'analyser une quantité de lumière et ce à 4 ou 5 photons près. Nous avons aussi vu des appareils qui permettent de mesurer des différences de longueurs d'ondes et ce jusqu'à un centième de la longueur de d'onde de la lumière. D'autres appareils que nous avons vus pouvaient faire des gravures/sculptures de l'ordre du nanomètre ( grâce à un laser et un polymère ).
Nous avons aussi visité tout une salle dédiée à la biologie où tout ce qu'il faut pour cultiver et s'occuper de cellules était réuni. De quoi découper les cellules, les faire croitre, se multiplier, effectuer des modifications sur les gènes...
L'interview de Monsieur Amblard a été mise à jour.
Nous avons changé d'hébergeur pour la mettre sur Youtube.
Le nombre de morceaux est passé de 4 à 3 pour la première scession de l'interview et quelques passages ont été "nettoyés".
Comme tout le monde le sait, notre sujet " Le dioxyde de titane : une molécule intéressante " doit se partager entre les matières SVT et Physique-Chimie.
Nous avons de nombreuses données en physique avec de l'optique, de l'étude des charges... ou en chimie avec des réactions acido-basiques, de la Valence...
Cependant, en SVT, nous avons beaucoup moins de choses, nous voulons parler des actions d'acides ou de bases avec la matière organique, peut être de la structure cellulaire et du noyau ( partie sur les risques : les paroies de la cellule et du noyau sont perméables aux objets nanos ).
Voilà que j'en arrive à ma question : faut il à votre avis élargir la partie SVT sur la mélanine, une autre molécule ayant des propriétées semblables à celles de TIO2 (et synthétisée par le corps humain ) ?
La première partie de l'interview de Monsieur François Amblard a été ajoutée ce matin !!! Elle n'est ni montée, ni traitée et découpée n'importe comment mais vous pouvez l'entendre sans problème.
Toute l'interview faisant plus d'une heure, nous tenterons d'en faire un résumé. L'interview intégrale restera bien sur entièrement disponible pour tous.
Vous avez donc dans le lecteur de droite du blog ( titré interview de Monsieur Amblard ) une première scession de 28 minutes divisée en 4 parties de 8 minutes chacunes.
Nous nous sommes rendus aujourd'hui à l'Institut Curie afin de rencontrer Monsieur François Amblard, chercheur de cet institut. Nous avons pu grâce à lui nous documenter largement et approfondir nos connaissances sur cette molécule mystérieuse qu'est le TIO2.
Pendant cette entretien, nous avons abordé des sujets aussi variés que la photocatalyse ou que la Valence.
Nous avons pu découvrir quel est le mécanisme qui procure ses propriétés si spéciales et si intéressantes au TIO2.
Ce post sera enrichi plus tard du Podcast de l'interview, d'un résumé et même de vidéos et de photos. Tout cela demandant un lourd traitement et un long travail de mixage, nous le ferons lorsque la charge de travail écrasante que nous donnent nos professeurs ( notamment pour la Saint Nicolas ) ce sera amoindrie.
Nous remercions encore Monsieur François Amblard pour son aide et toutes les imformations qu'il nous à donner.
La ville de Dinan, dans les Côtes-d’Armor, teste, depuis début octobre, un procédé pour le moins innovant. Quelque 2 500 m2 de chaussée ont été revêtus d’un goudron de couleur grise qui "absorbe" pour partie la pollution automobile. Le procédé a été breveté par le centre de recherche, basé à Mérignac (Gironde), de Vinci, premier groupe mondial de BTP. Baptisé NOxer, le produit est développé en partenariat avec le japonais Mitsubishi Materials et expérimenté pour la première fois en France sur une superficie aussi importante.
"Ce coulis de quelques centimètres d’épaisseur recouvre le revêtement classique de la route, explique Michel Pognant, directeur de la recherche d’Eurovia, filiale de Vinci. Le ciment contient du dioxyde de titane, qui réagit au rayonnement du soleil ou à la lumière artificielle d’un parking par exemple. Cette réaction, dite de photocatalyse, piège les molécules de dioxyde d’azote et les transforme en nitrates rejetés à doses infinitésimales. Ces rejets se font à des concentrations très en deça des seuils considérés comme polluants." Rien qu’en France, près de 1 million de tonnes d’oxyde d’azote (NOx) s’échappe chaque année dans l’atmosphère, dont 46 % en provenance des pots d’échappement. Le dioxyde d’azote libéré dans l’air est nocif pour la santé, irritant notamment les voies respiratoires.
Le procédé NOxer a déjà été testé en Italie et en France sur des murs antibruit, notamment sur le périphérique parisien et le long d’une voie rapide près de Lannion. Ces essais ont démontré qu’au contact du revêtement, 90 % des molécules de dioxyde d’azote étaient absorbées. Par contre, l’efficacité n’était que de 30 % au niveau de la voie rapide. D’où un nouveau test, sur la chaussée, pour que la source de pollution, les pots d’échappement, soit le plus près possible de NOxer. Un autre expérimentation est également prévue à partir de novembre à Montlouis, près de Tours.
Si ces essais se révèlent concluants, le procédé pourrait, selon l’entreprise, être utilisé au centre des zones urbaines afin assainir l’air respiré par les piétons. Les techniciens cherchent désormais à élargir le rôle dépolluant du goudron. "Nous réfléchissons à intégrer dans notre formule des composants capables de neutraliser d’autres polluants, notamment les gaz à effet de serre comme le gaz carbonique", précise M. Pognant. Seul inconvénient, ce revêtement coûte entre 10 et 15 euros le mètre carré, soit le double d’un revêtement classique. Ce qui entraîne un surcoût de 20 % à 30 % pour l’ensemble d’une route.
Le dioxyde de titane fait partie des molécules déjà utilisées et déjà appliquées en tant que nanotechnologie.
En effet, le dioxyde de titane a des propriètés propres, stables autant dans le domaine des cosmétiques, des peintures, du bâtiment, et de la catalyse (traitement des eaux usées par dégradation de pesticides contenus dans l'eau et oxydation du dioxyde d'azote).
La sensibilité du dioxyde de Titane à la lumière et à l'oxygène tout comme ses propriétés semi-conductrices ont été expliqué (par Flemming Besenbacher et Bjørk Hammer du centre de recherche interdisciplinaire Inano) par des carences dans la structure cristalline du TiO2 provoquant un excès d'électrons.
Voici le site dédié à notre TPE que nous effectuons dans le cadre de notre année de première S à Paris!
Les auteurs de ce site sont : Chloé Desplechin, Benoît Donat-Bouillud, et Benjamin Delattre
