Recherche avec la lumière synchrotron
De l'Empereur doré au Bouddha garni
A l'Institut Paul Scherrer PSI, on radiographie des objets métalliques antiques avec des neutrons. Les chercheurs peuvent ainsi identifier ce qu'ils renferment, la manière dont ils ont été fabriqués et comment les conserver.
L'atmosphère à la lumière des rayons X
Des chercheurs du PSI ont développé une chambre d’expérience où ils reconstituent certains processus qui se jouent dans l’atmosphère et peuvent étudier ces derniers avec une précision inégalée grâce à de la lumière de type rayons X issue de la SLS. Lors de leurs premières expériences, ils ont étudié la formation du brome, qui joue un rôle essentiel dans la dégradation de l’ozone dans les couches inférieures de l’atmosphère. A l’avenir, cette nouvelle chambre d’expérience sera également mise à disposition de chercheurs d’autres disciplines scientifiques.
Radioscopie pour paléontologues et archéologues
Federica Marone radiographie les objets avec des rayons X de haute intensité, Eberhard Lehmann avec des neutrons. Ces deux chercheurs ont ouvert aux paléontologues et aux archéologues de nouvelles perspectives sur le passé.
Plongée dans un aimant
Pour la première fois, des chercheurs ont réussi à visualiser les directions de l'aimantation dans un objet magnétique tridimensionnel. Les plus petits détails de leur visualisation mesuraient moins d'un dixième de millième de millimètre. Un type de motif exceptionnel est ressorti dans la structure qu'ils ont fait apparaître: des singularités magnétiques appelées points de Bloch, jusque-là connues uniquement en théorie.
Essence et produit chimique issus de déchets végétaux
En tant que composant de nombreux végétaux, la lignine existe en grandes quantités et pourrait théoriquement être exploitée comme matière première pour la fabrication de carburants et de produits chimiques. Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI et de l'ETH Zurich ont développé une méthode qui permet d'observer en détail les processus qui se jouent lors de la décomposition catalytique de la lignine. Les connaissances ainsi acquises permettront à l'avenir une amélioration ciblée des procédés de fabrication des produits recherchés.
Rendre une précieuse matière première exploitable grâce à l’eau
Lors de l’extraction du pétrole, on se contente le plus souvent de brûler le méthane, alors qu’il pourrait utilement servir de matière première à la fabrication de certains carburants et produits de l’industrie chimique. Un moyen de rendre le méthane exploitable consiste à le transformer en méthanol. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI et de l’ETH Zurich ont récemment développé un procédé qui permet de réaliser efficacement cette conversion à faible coût.
La radiographie en 3D permet de visualiser les moindres détails d’une puce informatique
Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI ont réalisé des radiographies détaillées en 3D d’une puce informatique usuelle. Dans le cadre de leur expérience, ils ont analysé une petite portion de puce qu’ils avaient préalablement découpée. Durant la mesure, cet échantillon est resté intact. Pour les fabricants, déterminer si la structure de leurs puces est conforme aux normes représente un défi. Ces résultats constituent donc une possibilité d’application importante pour un procédé spécifique de tomographie à rayons X que les chercheurs du PSI développent depuis quelques années.
De nouvelles approches des réactions chimiques grâce aux nanotechnologies
80 % des produits de l’industrie chimique sont fabriqués par recours à la catalyse. Ce procédé est également indispensable dans la conversion énergétique et l’épuration des gaz d’échappement. L’industrie teste donc continuellement de nouvelles substances et de nouvelles configurations susceptibles de déboucher sur de nouveaux procédés catalytiques plus performants. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI à Villigen et de l’ETH Zurich ont à présent développé une méthode qui permet d’améliorer nettement la précision de tels essais, ce qui devrait accélérer la recherche de solutions optimales.
Dans le microscope chimique
Entretien avec Daniel GrolimundDaniel Grolimund est responsable d’une ligne de faisceau à la Source de Lumière Suisse (SLS) du PSI. Cette ligne de faisceau permet de déterminer la répartition des liaisons chimiques dans différents objets. Une possibilité dont profitent des chercheurs de disciplines les plus diverses: spécialistes des batteries, biologistes, archéologues et bien d’autres scientifiques. Le chercheur évoque en entretien la multiplicité des thématiques étudiées à la ligne de faisceau et les défis variés dont s’accompagne cette diversité.
Conducteur d'électricité ou isolant, au choix
L’oxyde de néodyme-nickel est un matériau qui, suivant la température, est soit un métal, soit un isolant. Cette transition peut être commandée par l’application d’une tension électrique, ce qui fait de ce matériau un candidat potentiel pour les transistors dans les appareils électroniques modernes. Des chercheurs à l’Institut Paul Scherrer PSI ont utilisé un développement perfectionné et sophistiqué de la diffusion de rayons X et réussi à saisir la cause de cette transition: la réorganisation des électrons autour des atomes d’oxygène.
Des catalyseurs plus performants pour les voitures à gaz
Les véhicules à gaz ont le vent en poupe et ont besoin eux aussi de pots catalytiques. Alors que l’Empa travaille à optimiser les moteurs et les catalyseurs à gaz, le PSI se spécialise dans les méthodes d’analyse qui permettent d’observer très précisément les processus dans le catalyseur. Les chercheurs du PSI ont développé une chambre de mesure universelle pour leurs travaux, où le catalyseur peut être étudié par le biais de différentes méthodes dans des conditions toujours identiques.
Expérience dans une goutte en lévitation
La structure exacte des protéines est normalement déterminée au PSI par la technique de diffraction des rayons X. Deux scientifiques du PSI viennent de l’améliorer de façon astucieuse: au lieu d’immobiliser les protéines, ils les ont étudiées dans une goutte de liquide en lévitation.
Une nouvelle particule qui pourrait servir de base à de l’électronique économe en énergie
Le fermion de Weyl, découvert seulement l’an dernier, se déplace pratiquement sans résistance à l’intérieur de certains matériaux. Des chercheurs montrent à présent une voie possible pour l’utiliser dans des composants électroniques.
Du boson de Higgs aux nouveaux médicaments
L’entreprise DECTRIS, une spin-off du PSI fondée en 2006 et aujourd’hui très prospère, est un exemple parfait d’apport tangible de la recherche fondamentale à l’économie. Le dernier développement de DECTRIS est un détecteur nommé EIGER, utilisé aux grands instruments de recherche pour réaliser des mesures à l’aide d’un faisceau de rayons X. EIGER contribue aussi à la recherche de nouveaux médicaments.
Ralentissement du flux électrique peut montrer la voie vers des ordinateurs économes en énergie
Les ordinateurs et les autres appareils électroniques représentent aujourd’hui une part considérable de la consommation d’énergie, une part dont il est pratiquement impossible de modifier l’importance avec les technologies actuellement utilisées. Les puces électroniques qui prendront place dans les appareils économes en énergie de demain devront donc être composées de matériaux innovants. De nouveaux résultats de recherche indiquent une voie possible comment on peut obtenir ces matériaux.
La nanostructure d’un os dévoilée en 3D
Les os sont composés de minuscules fibres, à peu près mille fois plus fines qu’un cheveu humain. Avec un nouveau type de méthode d’analyse informatique des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI étaient en mesure de déterminer pour la première fois l’agencement local et l’orientation de la nanostructure à l’intérieur d’un fragment d’os.
Un cousin de l’électron finalement observé au bout de 86 ans
Dans le cadre d’essais à la Source de Lumière Suisse SLS, des physiciens de l’Institut Paul Scherrer PSI dans une collaboration internationale avec des collègues de la Chine, de l’EPF Zurich et de l’EPF Lausanne ont observé une particule dont l’existence avait été prédite il y a déjà 86 ans. Cette nouvelle particule fait partie de la même famille que l’électron, le porteur de courants électriques. Contrairement à l'électron, la nouvelle particule n'a pas de masse et il n’apparaît que dans une classe particulière de matériaux qui sont dénommés des métaloïdes de Weyl.
La structure de la maladie du béton
a été décryptée
Quand ponts, barrages et autres ouvrages en béton se retrouvent striés de fissures sombres au bout de quelques décennies, c’est que la maladie du béton est à l’œuvre. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI et de l’Empa viennent de réussir à décrypter au niveau atomique la composition du matériau qui apparaît dans ces fissures. Ils ont découvert un agencement atomique cristallin, inconnu à ce jour.
Des rayons X pour la recherche dans un ovni
La Source de Lumière Suisse SLS se remarque tout d’abord par son bâtiment extraordinaire. A l’intérieur elle impressionne par la recherche de pointe. Un voyage à travers un monde dans lequel les éléctrons s’engagent dans un parcours de slalom et des protéines sont décodées par des rayons X.
La clé pour recharger plus vite une batterie lithium-ion
Les batteries Li-ion utilisant le phosphate de fer lithié comme électrode positive (cathode) ont une longue durée de vie et peuvent être rechargées relativement vite. Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI et du constructeur automobile japonais Toyota expliquent dans une nouvelle étude pourquoi cela est possible. Ce phénomène a pu être mis en évidence grâce à des mesures réalisées à l'aide d'une nouvelle technique développée au sein du laboratoire électrochimique de PSI et du synchrotron Swiss Light Sources (SLS) au PSI.