POURQUOI LES PARTICULES ONT UNE MASSE ?

Le monde des particules élémentaires et de leurs interactions est décrit par ce qu'on appelle le Modèle Standard. L'auteur rappellera les propriétés des constituants de la matière, et les mystères qui demeurent, en particulier concernant leurs masses. Les grands principes d'invariance qui sont à la base du Modèle Standard seront expliqués. Conduisant à un monde de particules de masse nulle, ils doivent être complétés par un mécanisme de génération de ces masses, comme le mécanisme de Higgs. Ce mécanisme sera décrit, en s'appuyant sur diverses analogies avec des effets plus familiers. Les propriétés du vide quantique seront progressivement dégagées et la notion d'évolution, avec l'énergie, des grandeurs décrivant particules et interactions apparaîtra. L'extension du Modèle Standard à sa version super symétrique sera présentée, ainsi que la compréhension accrue qu'il apporte. Des solutions alternatives seront mentionnées. Les recherches du boson de Higgs, ou des effets liés à un mécanisme de ce genre, faites actuellement au LEP et à venir au LHC, seront décrites. Quelques spéculations plus lointaines seront brièvement évoquées.

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Paris, 30 mai 2003

Contrôle en temps réel de la croissance de nanoparticules

Les chercheurs du Service des matériaux et microstructures du CEA(1), en collaboration avec leurs collègues du CNRS(2), ont observé, pour la première fois, in situ et en temps réel, la croissance de nanoparticules(3), et en ont caractérisé quantitativement les paramètres essentiels : forme, taille, distribution de taille. Leurs travaux font l'objet d'une publication dans la revue Science à paraître le 30 mai.
Si des méthodes, comme par exemple les microscopies à champ proche, existaient déjà pour caractériser ex situ la morphologie des nanoparticules, c'est la première fois que l'ensemble de leurs caractéristiques sont mesurées quantitativement et durant leur croissance, ce qui permet de contrôler et d'optimiser au fur et à mesure leurs conditions d'élaboration. Un tel contrôle repose sur une méthode originale consistant à mesurer en temps réel sur une caméra à deux dimensions la diffusion d'un faisceau de rayons X d'une ligne du centre européen de rayonnement synchrotron de Grenoble (ESRF) sur les nanoparticules. Cette nouvelle méthode présente deux avantages majeurs : - elle peut être utilisée dans des conditions d'élaboration très variées (dans différentes atmosphères, sous vide, à différentes températures….) - elle peut être appliquée à tous types de matériaux nanostructurés : semi-conducteurs (boîtes quantiques présentant de nouvelles propriétés d'émission de lumière), magnétiques (par exemple pour l'enregistrement à très haute densité), isolants (par exemple dans les nano-capteurs) ou catalytiques… Cette technique offre de grandes perspectives pour les nanotechnologies du futur. En effet, les nouvelles propriétés (mécaniques, électriques, optiques, magnétiques…) attendues des nanoparticules dépendent directement de leur composition chimique, forme, dimensions et répartitions. Par ailleurs, ces caractéristiques résultent de conditions d'élaboration très précises.

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QUELS TEXTILES POUR NOS VÊTEMENTS DE DEMAIN ?

Au-delà de l'innovation esthétique qui est au coeur des métiers du Textile et de la Mode et qui relève du domaine des arts plastiques, l'Industrie Textile a toujours su tirer partie des progrès technologiques réalisés par des secteurs connexes (mécanique, chimie) pour accroître sa compétitivité et proposer des produits innovants et différenciateurs. Nous examinerons comment cette co-évolution scientifique et technologique peut se poursuivre au cours du siècle, au contact de nouveaux partenaires (cosmétique, santé, télécommunication, informatique) avec l'émergence de nouveaux savoirs et de nouvelles technologies (nanotechnologie, biotechnologie, N T I C). Une vague naissante de produits textiles innovants se profile, porteuse de poly-fonctionnalités, d'intelligence et qui devrait satisfaire les attentes d'un consommateur toujours plus informé, averti, conscient de sa différence et qui entretient de nouveaux rapports à son corps. Le consommateur exige de plus en plus de qualité dans cette intimité qu'il découvre et cultive entre son corps et ces fibres textiles qui constituent son premier environnement vestimentaire et sensoriel. L'enjeu majeur, dans cette ère, consistera à rencontrer le consommateur autour de réels textiles-services, au coeur desquels, il se retrouvera avec une information ayant du sens pour lui. Enjeu stratégique pour une filière de production qui doit se ponter avec les nouvelles filières de consommation, par une ingénierie plus anthropocentrée, prenant en compte dès les premiers stades de conception des produits, les facteurs humains.

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Paris, 13 mars 2008

Nanoélectronique : les chercheurs observent en direct la compression de la lumière

Une équipe de chercheurs du CEA(1) et de l'Université de Technologie de Troyes associée au CNRS(2) a visualisé, au microscope, des plasmons à la surface de conducteurs mesurant 30 nanomètres. L'utilisation de ces plasmons, signaux à la limite de l'électronique et de l'optique, devient, à cette échelle, un enjeu important pour la miniaturisation recherchée des circuits électroniques.
C'est la première fois que des images d'une telle résolution sont obtenues pour ces phénomènes étudiés depuis une dizaine d'années. Cette observation fait l'objet d'une publication dans Nano Letters du 12 mars 2008.
En électronique, les efforts technologiques se poursuivent pour réaliser des circuits de plus en plus fins et permettant de traiter l'information à des fréquences de plus en plus élevées. Si les dispositifs électroniques deviennent plus petits et plus complexes (les micro-processeurs des ordinateurs), ils restent limités à des fréquences usuelles de l'ordre du gigahertz. Les fréquences optiques sont un million de fois plus élevées (1015 Hz), mais les limites spatiales imposées par la longueur d'onde de la lumière (de l'ordre du micron) empêchent une miniaturisation plus poussée.
Pour réduire encore la longueur d’onde, et en quelque sorte comprimer la lumière, une solution consiste à convertir le signal lumineux en « plasmon ». Le plasmon est un phénomène ayant tous les caractères d’une onde lumineuse, sauf qu’il reste bloqué aux parois d’un métal conducteur. Lorsque le diamètre de l’objet métallique est réduit à 30 nm, le plasmon développe un mode dit « lent » (on parle de plasmon lent). Or ce mode lent a la propriété d’osciller à la fréquence de l’onde lumineuse tout en ayant une longueur d’onde très inférieure à celle de  la lumière !
Les chercheurs s’y intéressent car c’est à cette même échelle approchant les 30 nm que se poseront bientôt les limites de miniaturisation en électronique.

Ces principes étaient connus, mais il restait à les observer concrètement. Lorsque le plasmon excité par la lumière se propage sur le conducteur, différents effets secondaires apparaissent, parmi lesquels l’émission d’électrons. Les chercheurs ont donc utilisé un microscope PEEM (Photo Emission Electron Microscopy) pour obtenir ces images.

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