Innovations technologiques (12/08)

1er  décembre 2008 | par Jean Zin


-  Séquençage rapide de l’ADN avec le graphène
-  Un nanomicroscope en 4D !
-  Des nanomoteurs à photons
-  Les cristaux liquides feraient d’excellents lubrifiants !
-  Des lubrifiants pour moteurs à partir de plantes ?
-  Le jatropha, un nouveau biocarburant bientôt à l’essai sur un Boeing
-  Des minis centrales nucléaires en vente libre !
-  Revêtement de cellules solaires : une absorption quasi parfaite !
-  Des éoliennes en l’air
-  Des éoliennes 2 fois plus performantes !
-  Tirer de l’énergie des courants faibles
-  Des nouveaux rotors pour produire de l’électricité à basse température
-  Une imprimante sur papier réinscriptible
-  Une caméra à un pixel combinée aux rayons terahertz
-  Un logiciel pour copier les clés à distance
-  Europeana, la bibliothèque numérique, victime de son succès
-  Google lance searchwiki
-  La rentabilité des spams
-  Second Life : le Linden dollar en pleine crise financière
-  La Chine taxe désormais les biens virtuels
-  La Nasa pose les bases de l’internet interplanétaire !
-  Le retour de l’ascenseur spatial ?


Brèves du mois : physique - climat - biologie - santé - technologies

Revue des sciences 12/08



biotechnologies, énergie, nanotechnologies, robotique, informatique



- Séquençage rapide de l'ADN avec le graphène

Ce n'est pas fait mais il semblerait que le graphène permettrait de faire un séquençage rapide et complet de l'ADN, ce qui le "démocratiserait" complètement. On n'échappera pas à notre ADN, qu'on pourra bientôt tous porter à notre cou pour quelques euros sans doute, s'il ne sera pas enregistré dans nos cartes à puce même...

Le génome humain est constitué par la fameuse molécule d'ADN et ses célèbres 4 bases azotées associées par paires. Or, le génome n'en comporte pas moins de 3 milliards et les techniques pour les analyser n'ont guère évolué au cours des dernières années. Comme il n'est pas possible d'en faire une lecture en continu, on commence par dupliquer l'ADN un grand nombre de fois puis on le fragmente en des myriades de morceaux contenant environ 800 paires de bases. Des ordinateurs sont ensuite mis à contribution pour faire des recoupements et recoller les différentes pièces du puzzle.

L'idée proposée par Henk Postma est simple. Il suffirait, affirme ce chercheur, d'utiliser un feuillet de ce matériau miracle qu'est le graphène en le perçant d'une fente et en le soumettant à deux différences de potentiel, perpendiculaire et parallèle au feuillet. Un brin d'ADN passerait alors à travers la fente sous l'action du champ électrique responsable d'une des différences de potentiel. Il se trouve que lors de ce passage, chaque base donnerait lieu à un courant spécifique dans le feuillet de graphène. En le mesurant, on pourrait alors identifier ces bases en continu ou presque, et même se contenter d'un seul brin d'ADN. Henk Postma sait que toutes ces considérations ne sont encore que théoriques mais sa méthode pourrait, semble-t-il, séquencer un génome complet en deux heures et demie environ.

On annonce justement la production en masse de graphène en plongeant de l'oxyde de graphite dans une solution d'hydrazine pure. D'autre part, le graphène pourrait servir de mémoire Flash se montrant 5 fois plus performant que le silicium.

- Un nanomicroscope en 4D !

Il s'agit d'une sorte de vidéo permettant de suivre en temps réel les modification atomiques, ici de leur résonance, de la synchronisation de leurs vibrations.

- Des nanomoteurs à photons

On avait déjà vu au mois d'août un moteur à laser mais ici, c'est au niveau nanométrique que "le vent solaire" constituerait l'énergie mécanique la plus efficace, en utilisant simplement la pression des photons pour actionner un nanomoteur.

L'idée d'utiliser des photons au lieu d'électrons dans différents dispositifs n'est pas nouvelle et d'importantes recherches ont été menées pour réaliser des ordinateurs optiques. Un groupe de chercheurs américains vient de réaliser des nanosystèmes mis en mouvement par la pression de la lumière.

Aussi incroyable que cela puisse paraître, la lumière exerce une pression sur des objets car elle transporte une certaine quantité de mouvement, tout comme les particules de matière.

Les pressions atteintes sur des petits dispositifs en silicium sont un million de fois supérieures à celle de la lumière du Soleil, ce qui confirme bien qu'à l'échelle nanométrique un saut quantitatif important intervient dans les performances. Ils ont ainsi réalisé des centaines de petits dispositifs sur une puce dans lesquels la lumière était guidée, exactement comme pour les courants d'électrons sur une puce.

Selon les chercheurs, ces premières réalisations devraient ouvrir la voie à une nouvelle classe de dispositifs semi-conducteurs, et même à des nanomoteurs équipant des nanorobots, opérant avec des photons à des vitesses ultra-rapides et utilisant peu d'énergie.

- Les cristaux liquides feraient d'excellents lubrifiants !

Pour certains dispositifs mécaniques, les cristaux liquides employés comme lubrifiants diminuent tellement les forces de frottement qu'elles ne sont presque plus mesurables.

De façon surprenante, alors que la force de frottement reste constante avec de l'huile, si l'on utilise une couche de cristaux liquides, les forces de frottement se mettent à diminuer pour devenir presque nulles au bout d'un temps qui dépend de la pression exercée par le cylindre. Mais il y a cependant une limite : la force de pression exercée par le cylindre sur la surface ne doit pas être trop élevée, faute de quoi le pouvoir lubrifiant des cristaux liquide se réduit.

Les roulements à billes sont le siège de forces de pression en général trop importantes pour que les cristaux liquides soient envisageables. En revanche, ils conviendraient parfaitement aux paliers lisses, par exemple pour assurer un guidage en rotation par glissement.

La limite est aussi celle du prix de revient. Les cristaux liquides produits industriellement sont destinés aux écrans LCD et doivent être ultra-purs. Leur coût de fabrication est trop élevé pour en faire des lubrifiants. Mais il semblerait que des cristaux liquides de moins bonne qualité soient tout aussi efficaces. Il suffirait donc de trouver une bonne voie de synthèse industrielle...

- Des lubrifiants pour moteurs à partir de plantes ?

Les besoins en lubrifiants étant 10 fois moins importants que les besoins en carburant, on s'imagine que la production de colza génétiquement modifié pour produire de l'huile à moteur ne rentrerait pas en concurrence avec les agrocarburants mais le problème, c'est qu'ils s'y ajouteront ! Il vaudrait mieux encourager les moteurs électriques supprimant la plupart des frottements.


- Le jatropha, un nouveau biocarburant bientôt à l'essai sur un Boeing

Au mois de décembre, un Boeing 747-400 de la compagnie Air New Zealand s'envolera avec, dans l'un de ses réservoirs, un biocarburant tiré du jatropha, une plante poussant sur des sols très arides, et dont la culture intensive ne provoquerait pas les terribles dégâts collatéraux des biocarburants dits de première génération.

Parce qu'il pousse sur des sols pauvres où les cultures habituelles sont impossibles, cet arbuste n'entre pas en compétition avec les cultures vivrières et son exploitation ne risque pas de conduire à des déforestations massives. Cet or vert ne présente donc pas les désastreux inconvénients des biocarburants classiques.

La plante a pourtant ses détracteurs, qui y voient un végétal envahissant et surtout extrêmement dangereux pour l'homme et les animaux. Il suffit en effet de quelques graines pour tuer un être humain. L'Australie Occidentale (un Etat de l'Australie) en a d'ailleurs interdit la culture. Quant au rendement, il n'est élevé que si les terres sont suffisamment irriguées. La plante vit effectivement sur des sols secs, ce qui rend sa culture aisée pour des paysans vivant sur de petites exploitations - un autre avantage avancé par les promoteurs du jatropha - mais les rendements sont alors bien plus faibles.

Remarquons qu'en une année, un hectare de Jatropha curcas fournirait de quoi faire parcourir une soixantaine de kilomètres à un Boeing 747-400...


- Des minis centrales nucléaires en vente libre !

Inimaginable !

Une société américaine met sur le marché un réacteur nucléaire miniaturisé, gros comme une cuve à mazout, et capable d'alimenter 20.000 foyers américains, donc bien plus dans les autres pays du monde.

Au tarif annoncé de 25 millions de dollars (environ vingt millions d'euros), le prix de revient par foyer semble compétitif. Un HPM pourrait aussi être envisagé pour un site industriel, une installation militaire ou pour alimenter des installations dans des lieux isolés. D'ailleurs, affirme l'entreprise, les carnets de commande sont pleins et Hyperion serait déjà sûre de vendre une centaine d'unités. Les premiers exemplaires seront produits en 2013.

- Revêtement de cellules solaires: une absorption quasi parfaite !

Une équipe de chercheurs du Rensselaer Polytechnic Institute, aux Etats-Unis, dirigée par le physicien Shawn Yu Lin, a démontré l'efficacité d'un nouveau revêtement de cellules solaires qui améliore grandement l'absorption (En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par...) de l'énergie lumineuse. Ce revêtement antiréflexion presque parfait absorbe tout le spectre lumineux, des rayons ultraviolets aux infrarouges, et ceci quel que soit l'angle d'incidence.


- Des éoliennes en l'air

On en parlait déjà au mois de septembre, mais c'est une piste à suivre...

La puissance totale des vents sur Terre représente deux ou trois petawatts (peta = million de milliards), à peu près 200 fois notre consommation totale d'énergie (14 terawatts). Mais l'essentiel du vent souffle... en l'air.

Le meilleur se trouve à 10 000 mètres. Là-haut, sa vitesse moyenne atteint 160 Km/h... contre 12 Km/h ici bas. Déjà, à 800 mètres d'altitude, il y a quatre fois plus d'énergie à récolter qu'à 80 mètres, là où tournent nos éoliennes. Les vents d'altitude sont aussi plus réguliers. On peut espérer, sur le long terme, tirer 90% de la puissance crête d'une éolienne à 10 000 mètres, quand on doit souvent se contenter de 30% au sol.



- Des éoliennes 2 fois plus performantes !

- Tirer de l'énergie des courants faibles

Baptisé Vivace, un système original de récupération d'énergie permettrait selon son concepteur de tirer profit de courants très faibles, dans l'océan, les fleuves ou les rivières. Simple dans son principe et dans sa réalisation, cette technique utilise les turbulences générées par un obstacle.

Un prototype de générateur d'énergie, baptisé Vivace, pour Vortex Induced Vibration Aquatic Clean Energy, a été réalisé par Timothy Wootton qui en a fait une technologie à vendre par l'intermédiaire de la société Vortex Hydro Energy, qu'il a créée.

Pour l'instant, le prototype est un unique cylindre maintenu horizontalement par deux montants verticaux sur lesquels il peut coulisser verticalement. Sous l'effet du courant, des différences aléatoires de vitesses apparaissent au-dessus ou au-dessous du cylindre, provoquant des variations momentanées de pression attirant le cylindre vers le haut ou vers le bas. Ces mouvements peuvent alors servir à générer de l'électricité.

Dans les installations imaginées, un convertisseur Vivace se composerait d'un très grand nombre de cylindres horizontaux régulièrement répartis sur le fond. Leur espacement devra être de quatre fois leur diamètre pour maximiser la formation de tourbillons. Comme le cylindre du prototype, ils seront soumis à des mouvements d'oscillation qu'il sera possible d'exploiter pour générer de l'électricité. Avec un courant de 3 nœuds (5,6 km/h), Wootton prévoit 50 kW avec une petite installation comportant 657 cylindres occupant 45 mètres carrés. Mais le chercheur voit grand et imagine des installations bien plus vastes, qui atteindraient le gigawatt avec près de 33.000 cylindres qui s'étaleraient sur 1,5 kilomètre carré.

- Des nouveaux rotors pour produire de l'électricité à basse température

Il suffirait de températures de 65° à 150° pour générer de l'électricité grâce à ce rotor qui minimise les frottements.


- Une imprimante sur papier réinscriptible

Toshiba a mis au point une imprimante écologique permettant d'imprimer jusqu'à 500 fois sur une même feuille. Finis les toners ou les cartouches d'encre polluants : la B-SX8R utilise un papier spécial recyclable qui intègre des pigments pouvant se colorer en noir et redevenir blancs lorsqu'ils sont chauffés. Quand la fabrication et le traitement de 1 000 feuilles de papier classique produisent 6,5 kg d'émission de CO2, pour ce papier réinscriptible seul 1 kg de CO2 est généré. Commercialisée depuis 2 ans au Japon, elle devrait arriver en Europe dans courant de l'année 2009. Prix : 7 400 euros.

- Une caméra à un pixel combinée aux rayons terahertz

Une nouvelle version de caméra à un pixel vient d'être développée par des chercheurs de l'université de Rice. Combinée aux rayons terahertz, elle pourrait apporter des percées technologiques dans le domaine des télécommunications, du traitement des signaux, de la médecine et des systèmes de sécurité.

Les premiers systèmes de capture d'images à un pixel ont été développés en 2006. Une image est créée en capturant de façon très rapide un seul point de lumière, plusieurs milliers de fois à la suite. A chaque prise, un filtre composé aléatoirement de "0" et de "1" est placé entre l'image et les détecteurs. Pour les prototypes basés sur la lumière, ce filtre est réalisé par des DMD "digital micromirror device". Un DMD est composé de plusieurs milliers de miroirs de la taille d'un microbe qui ne peuvent réfléchir que dans 2 directions. Selon Victor E. Cameron, professeur of Electrical and Computer Engineering "grâce aux nouvelles avancées mathématiques acquises récemment nous sommes capables d'obtenir une image cohérente". La qualité de l'image en sortie est semblable à celle d'un million de pixels. Une caméra à un pixel est utile pour des applications scientifiques où la photographie digitale n'est pas disponible. Selon Kevin Kelly assistant professeur of Electrical and Computer Engineering "pour certaines longueurs en dehors du spectre visible, il est souvent trop coûteux de produire un grand nombre de détecteurs". Les premiers essais concluants en laboratoire ont permis d'obtenir une image en 5 minutes. Ce procédé de capture d'images associé aux rayons terahertz permettrait de réduire ce temps.


- Un logiciel pour copier les clés à distance

Une fois la photo de la clé affichée, quelques clics suffisent pour indiquer sa position dans l'image. Sneakey se limite à un seul type de clé, le plus courant aux Etats-Unis, et peut donc en déterminer la taille puis établir une nouvelle image de la clé vue de profil. Il analyse ensuite la position des creux dessinant le motif et les reproduit sur le modèle de profil.

Pour prouver l'efficacité de leur système, les jeunes scientifiques l'ont mis à l'épreuve à l'aide d'un trousseau de clés posé sur la table du campus et photographié depuis le toit d'un bâtiment, à 60 mètres de là. James Bond aimerait ce gadget...

- Europeana, la bibliothèque numérique, victime de son succès

Deux millions d'œuvres, des livres aux vidéos, consultables en ligne : le site europeana.eu de bibliothèque numérique européenne a attiré dès son ouverture tellement d'internautes... que le site a été immédiatement fermé. Retour prévu mi-décembre.

- Google lance searchwiki

Dorénavant, les utilisateurs de comptes Google peuvent agir sur les résultats de recherche en les personnalisant. Ils peuvent par exemple ajouter des critères "bon" ou "mauvais" ce qui a un impact sur l'ordre d'affichage des résultats. A chaque nouvelle recherche, les résultats tiendront compte des précédents avis de l'utilisateur. Certains résultats peuvent même être supprimés et ne plus apparaître sur sa page personnelle. Les utilisateurs ont aussi la possibilité d'ajouter un commentaire pour chaque résultat, note qui sera visible également par tous les autres utilisateurs. Le dispositif est pour le moment disponible sur la version anglaise de Google.

A noter que pour Google aussi, c'est la crise puisqu'il va y avoir 10 000 suppressions d'emploi !


- La rentabilité des spams

Si le retour peut sembler infime la gratuité des spams rend l'opération rentable sur des masses impressionnantes. En déconnectant un seul hébergeur, le spam mondial a d'ailleurs été divisé par trois ! Ce n'est hélas qu'un répit temporaire...

Des chercheurs des universités californiennes de Berkeley et de San Diego (UCSD) ont piraté un réseau de spams pour en analyser la valeur économique. Les résultats montrent que les spammeurs peuvent espérer mener une activité rentable en obtenant une réponse sur 12,5 millions de courriers électroniques envoyés.

350 millions de messages furent envoyés en 26 jours pour seulement 28 "achats". Ce taux de réponse inférieur à 0,00001 pourcent aurait permit de générer 2731,88$ sur ces 26 jours, soit un peu plus de 100$ par jour mesuré durant l'expérience. A l'échelle du réseau Storm les chercheurs estiment que le système doit pouvoir engranger 7000$ par jour, soit plus de 2 millions de dollars par an.

- Second Life : le Linden dollar en pleine crise financière

Il est intéressant de voir que les monnaies virtuelles aussi connaissent une crise, quoique ce soit pas exactement pareil mais c'est quand même une énorme bulle immobilière :

Le monde virtuel de Linden Labs connaît lui aussi une dangereuse inflation. La communauté des utilisateurs proteste aujourd'hui régulièrement contre une forte augmentation des prix, de 66 % d'après Tom's Guide. Par exemple, les terrains où construire sa maison ou sa boutique sont de plus en plus chers. Et le Linden dollar, monnaie virtuelle qui s'achète avec des vrais dollars, connaît une inflation inquiétante pour la pérennité du modèle. Lorsque des manifestations se déroulent devant le siège virtuel de Linden Labs - en attendant une grève mondiale - les représailles ne tardent pas : la société suspend pendant une heure les comptes de certains contestataires.

- La Chine taxe désormais les biens virtuels

En Chine, les vendeurs de bien virtuels - de l'or échangé dans les jeux en ligne massivement multi-joueurs aux vêtements de haute couture portés dans les mondes virtuels - devront dorénavant payer 20 % de taxes sur tous les revenus (réels) obtenus avec ces ventes. D'après l'administration chinoise, le marché des biens virtuels, qui s'élève en Chine à 1,12 milliard d'euros, est sujet au même niveau de taxation que l'immobilier.

- La Nasa pose les bases de l'internet interplanétaire !

La Nasa vient de tester un embryon de réseau de télécommunications qui, à terme, devrait devenir un véritable Internet interplanétaire. L'idée est de faciliter les échanges de données entre les vaisseaux spatiaux et la Terre en multipliant les stations de relais.

- Le retour de l'ascenseur spatial ?

La NASA et la JAXA (L'agence d'exploration aérospatiale japonaise) travaillent, chacune de leur côté, sur un concept d'ascenseur spatial nécessitant l'utilisation d'un câble extrêmement solide le long duquel monteront les charges utiles jusqu'à l'orbite visée.

Il semblerait que le Japon ait pris un peu d'avance sur les Etats-Unis dans la mise au point du câble qui devra être 150 fois plus résistant que l'acier et d'une très grande stabilité.

La NASA a identifié 2 sites de lancement répondant à 12 critères précis. Ces sites ce situent dans les eaux internationales. Le premier à environ 500 kilomètres au large de Perth, en Australie et le second à plus de 3200 kilomètres au large d'Hawaï.




Brèves du mois : physique - climat - biologie - santé - technologies

Revue des sciences 12/08


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