C’est un article de vulgarisation sur le diamant et ses propriétés. Après sa structure, on liste ses extraordinaires propriétés mécaniques, électriques, thermiques qui entraînent ses multiples applications. Les méthodes de synthèses notamment par CVD de diamants artificiels sont décrites ainsi que sont abordés les défis scientifiques et techniques que pose la fabrication industrielle.

Pour découper ou abraser des pièces métalliques, on a besoin de matériaux ultra-durs. Après une définition de la dureté et des unités qui la mesurent, toute une série de matériaux est décrite. Les caractéristiques communes, en particulier les fortes liaisons de covalence et la structure cubique de type diamant, sont essentielles et bien décrites. La recherche de nouveaux matériaux de ce type passe par une démarche théorique ou semi empirique très fondamentale. La mise en pratique se fait par synthèse soit CVD (Chemical Vapor Déposition) ou sous pression conduisant à de nouveaux dérivés comme B4C ou BN et de nombreux carbo-nitrures intermédiaires. De nouvelles approches prospectives sont données en conclusion. Voilà un article de découverte sur des matériaux dont on parle peu mais qui sont indispensables à l’industrie mécanique et métallurgique.

La découverte des nanotubes de carbone récompensée par un prix Nobel en 1996 est rappelée par le menu avec un très bon historique. Les propriétés singulières de ces tubes constitués d’une ou plusieurs couches de graphène captivent toute la communauté des physiciens et des chimistes. Plusieurs tableaux dans l’article permettent de comparer les méthodes de préparation et les propriétés des nanotubes de carbone (NTC), un encart « pour en savoir plus » complète l’information. Article assez simple, commode pour s’initier à un domaine encore en évolution, bonne introduction aux nanosciences.

La structure en feuillets du graphite autorise d’insérer par réaction chimique une multitude de composés comme par exemple des alcalins K, Na, Cs et Li, ce dernier formant un composé LiC6, matériau d’électrode dans les batteries lithium. Les plans carbonés s’écartent et on peut aussi intercaler des ternaires Sb-As-Te, et même KSC. La structure et les propriétés électriques voire de supraconduction de ces composés d’intercalation montrent l’extrême richesse de cette chimie bidimensionnelle.

Les conditions de la performance, son moteur, son énergie, ses rendements et ses bénéfices premiers et seconds, sont analysées sur quelques exemples afin de comprendre les raisons du dépassement, les fondements de l’optimisation et les métamorphoses de cette quête perpétuelle pour toute compétition.

Le contexte de la performance, son évolution et ses limites sont analysés en termes scientifiques, physiologiques et psychologiques pour comprendre nos marges d’adaptation et si nous sommes au terme de ce que notre espèce peut encore réaliser.

Le revêtement DLC (Diamond Like Carbon) des pièces métalliques pour réduire les frottements dans les moteurs est un facteur indéniable de l’amélioration des performances des moteurs de F1. C’est l’assemblage substrat-couche de revêtement qui intervient. La structure, les propriétés, les mécanismes d’action et les zones-moteur d’application de ce revêtement qui combine les propriétés du graphite et du diamant sont expliquées. L’évolution de l’automobile grand public va certainement généraliser l’utilisation du DLC dans les années qui viennent.

Les effets positifs et négatifs, quand l’effort est poussé trop loin, de l’exercice physique sur la santé sont présentés et expliqués à partir des relations entre l’ensemble des réactions biochimiques qui se produisent dans le corps humain et celles qui se produisent dans le cerveau (la neurochimie cérébrale). La compréhension des effets comportementaux nécessite une parfaite connaissance de cette chimie du vivant et la coopération entre chimistes, biologistes, neurophysiologistes et médecins.

La fatigue centrale (neurobiochimique) résulte probablement d’un équilibre entre sérotonine, dopamine, noradrénaline et glutamate : une seule molécule ne sera pas capable de lutter contre les effets de la fatigue.
Les données récentes montrent que la pratique d’une activité physique régulière au long de l’existence ralentit, voire prévient, le vieillissement cognitif.

Dans l’objectif d’améliorer l’efficacité des médicaments, on utilise des nanovecteurs pour encapsuler les principes actifs et les véhiculer vers leurs cibles.

Sur l’exemple du traitement du cancer du foie, il est expliqué comment les nanovecteurs de première génération améliorent l’efficacité, diminuent la toxicité du médicament et réduisent la résistance de certaines tumeurs aux médicaments. Il se prépare des nanovecteurs de deuxième génération qui contournent les défenses du foie, circulent plus longtemps dans le sang et sont capables d’acheminer avec précision les principes actifs vers les régions atteintes. Les nanovecteurs de troisième génération sont maintenant capables de cibler spécifiquement les cellules malades et enfin des molécules squalénisées peuvent traiter des maladies variées.

Des exemples montrent l’efficacité au stade expérimental sur des animaux malades.

Présenter la photocatalyse permet d’illustrer de façon concrète et complète le phénomène de l’oxydo-réduction d’une part, et le fonctionnement élémentaire d’un solide conducteur ou semi-conducteur d’autre part puisque les cellules expérimentales font toutes appel au TiO₂.

À cette occasion les objectifs des recherches sur l’étude de la matière divisée et sa fonctionnalisation sont abordés. Mais l’exposé de cet article/dossier est, au-delà de l’explication du principe, construit sur l’utilisation du rayonnement solaire et vers les applications d’intérêt environnemental. Celles-ci sont : la dépollution de l’eau utilisant des méthodes différentes pour les impuretés organiques, inorganiques ou bactériologiques, l’amélioration de la qualité de l’air, air intérieur (destruction de polluants nocifs ou des mauvaises odeurs) ou atmosphères polluées (exemple de la destruction du virus de la grippe aviaire). Un certain nombre d’informations pratiques sont aussi données sur la conception et la réalisation de réacteurs industriels mais pourront être négligées dans le cadre d’exposés scientifiques.

L’article analyse en détail l’origine et l’importance de la consommation énergétique des ménages liée à la vie et aux déplacements quotidiens. Les différents problèmes posés par l’utilisation actuelle des énergies fossiles sont expliqués ainsi que les objectifs et les solutions proposées pour y remédier en particulier en Europe : bâtiment basse énergie et bâtiment à énergie positive, stockage de l’énergie, convergence bâtiment / transport. Le point est fait sur l’état des lieux et sur les perspectives de la recherche dans ce domaine.