Affichage des articles dont le libellé est Chimie. Afficher tous les articles
Affichage des articles dont le libellé est Chimie. Afficher tous les articles

jeudi 10 octobre 2013

Celebrating Crystallography - An animated adventure





One of the great innovations of the twentieth century is likely not well-known, but this video from the Ri Channel is looking to change that:

This is X-ray crystallography.

Discovered in 1913 by William and Lawrence Bragg, x-ray crystallography is a technique that reveals the atomic and molecular structure of a crystal. When a narrow beam of x-rays is shown through the crystal, it diffracts into a pattern of rays through the other side.

"To date 28 Nobel Prizes have been awarded to projects related to the field" and 100 years after its discovery, the Curiosity Rover is using x-ray crystallography to analyze soil on Mars.

Science! And if you haven’t seen these yet, we’ve shared some of our favorite science videos for kids over at RiChannel.org, where they know great science videos.

53 MINUTES AGO

jeudi 26 septembre 2013

Math matters: how big data is building the future of everything

To speed up innovation, scientists are sequencing 'the materials genome'




New materials lead to new innovations. Gorilla Glass is a big selling point for smartphones. Kevlar saves lives and has worked its way into consumer products. Lithium-ion batteries have enabled a host of energy-storage applications, from planes to cars to computers. But there's a problem.

Actually creating a new, game-changing material is a glacially slow process — especially when compared to the rate at which new products relying on those materials hit the market. It took just under nine years for the Boeing 787 Dreamliner to go from a concept to commercial flight. The development of the iPhone began in 2005; the phone was on store shelves by 2007. In contrast, the creation of new materials moves far more slowly, taking about 20 years for all of the necessary research and development.

AN ATTEMPT TO GAIN A DEEPER UNDERSTANDING OF HOW THE ELEMENTS INTERACT

In an effort to overcome this innovation bottleneck, the White House two years ago announced the Materials Genome Initiative. The venture aims to halve development time for new materials and slash the monetary investment required. And if the name sounds familiar, it should: in the same way the Human Genome Project set out to map the underlying structure of human genes, the Materials Genome Initiative is an attempt to gain a deeper understanding of how the elements interact to give us a diverse set of materials and materials properties. With that foundation of knowledge, scientists and engineers will hopefully be able to create new materials tuned to the exact properties needed for a particular application — and be able to do it much, much faster.




A huge number of atomic combinations and arrangements may have useful properties. However, most arrangements won't be useful, or even able to be synthesized. Trying to explore the vast world of potential materials in a lab would be both impractical and just plain impossible. So to map out that enormous number of possible materials, several research groups working on the Materials Genome Initiative are using computers to model known and unknown materials. They mine the resulting data to find areas that deserve a more careful examination.

In the years since its inception, the initiative has brought together several successful ventures. Among them are the Materials Project at MIT and the Harvard Clean Energy Project. These two projects have similar theoretical underpinnings for different end goals. MIT's Materials Project is focused on inorganic solids, especially those for battery materials, while the Clean Energy Project is examining molecules for solar cell applications. Both are powered by huge databases that are populated with information gleaned from Density Functional Theory (DFT) calculations. DFT uses quantum mechanics to predict many properties of the real, physical substances being modeled.

A DATASET OF OVER 100,000 KNOWN AND THEORETICAL MATERIALS

MIT's Materials Project started about eight years ago, and was catalyzed by the work of Professor Gerbrand Ceder. As a consultant to several companies, Ceder would screen a large number of materials for particular applications. But working with individual companies left the data siloed and locked up. "People would be able to do really creative things with this if we gave this to the world, and this became Materials Project," he says. Now, MIT's dataset consists of over 100,000 known and theoretical materials. To make sense of the data and design new materials, MIT researchers use a combination of human intuition and machine learning designed to understand the laws of chemistry.

Similarly, the Harvard Clean Energy Project has created a huge database that can be explored by man and machine for potential solutions to materials problems. The venture started as a small proof of concept examining potential organic solar cell materials. Researchers calculated the properties of about 15 compounds to predict how well these new substances might perform in the real world without having to synthesize them first. These calculations eventually yielded a new compound with near record-breaking electrical properties. But that success was just from a few chemicals calculated by a single graduate student. What could be discovered if you increased available computing power by distributing the calculations to an army of volunteers?

RESEARCHERS HAVE CALCULATED MILLIONS OF POTENTIAL SOLAR CELL COMPOUNDS

Today, the Harvard Clean Energy Project is doing just that: anyone across the globe can download a program that performs scientific calculations on their PCs and reports back the results. With this massive resource at their disposal, researchers have calculated millions of potential solar cell compounds — and they're only getting started. "Right now is an interesting time for the project," says Dr. Hachmann, a research associate involved in the Harvard project. "We are at the point where we can harvest the fruits of our hard work and hopefully get some nice results."

Currently, Harvard investigators have released 2.3 million compounds online for anyone to search through. And while these compounds have been calculated with solar cells in mind, other scientists who mine the data will be able to use the information to research other classes of materials. Similarly, researchers working on MIT's Materials Project have an online portal for anyone to explore their data.

"YOU CANNOT ANTICIPATE WHAT PEOPLE WILL DO WITH IT."

The greater Materials Genome Initiative aims to reduce costs and time for material development, and Ceder hopes to see it accomplish that bold goal. In fact, he's already seen it work: Ceder is in the process of patenting new materials for use in batteries, a big win for the burgeoning Initiative and the field of materials discovery. And with heaps of data being shared in online databases, those successes are likely to keep coming. Ceder hopes to see the Materials Genome Initiative will lead to big innovations in materials science in the same, unpredictable way the web transformed many facets of modern life. "When you make stuff like this available," he says, "you cannot anticipate what people will do with it."

By Alexander Thompson on September 26, 2013 10:25 am

http://www.theverge.com/2013/9/26/4766486/materials-genome-initiative-mit-and-harvard

mardi 19 juillet 2011

Belgique : Quelques informations récentes scientifiques et technologiques


Chimie

>
Nouvelles molécules ayant des propriétés optiques inédites
Des chercheurs des universités de Namur et d'Osaka ont conçu de nouvelles molécules présentant un grand potentiel pour des applications en optoélectronique.

Les professeurs Benoît Champagne, membre de l'Unité de Chimie Physique Théorique et Structurale (UCPTS) et Masayoshi Nakano, de l'Université d'Osaka (Japon), collaborent depuis 2003 à la conception de nouvelles molécules ayant des propriétés optiques inédites. L'objectif est d'ores et déjà atteint. "Les électrons qui gravitent autour des atomes ont tendance à 'communiquer' deux par deux, c'est ainsi que naissent les liaisons chimiques. Certaines molécules (diradicalaires) comportent également des électrons isolés, ce qui leur confère des propriétés inhabituelles. Ces électrons non appariés ne restent en effet pas totalement inactifs et c'est leur 'communication' particulière, sur laquelle on peut influer, qui génère des propriétés précises" explique Benoît Champagne. Les molécules conçues par ces chimistes théoriciens ont ainsi une capacité d'absorption de la lumière à deux photons au lieu d'un.

Une telle capacité d'absorption lumineuse, grâce à son caractère non-linéaire, laisse entrevoir des applications en optoélectronique. Elle permettrait notamment de miniaturiser certains matériaux ou d'en augmenter les performances. Par exemple, le laser d'une tête de lecture de dvd "à deux photons" serait capable de lire quatre fois plus d'informations qu'un autre, de taille égale, mais "à un photon". Ou encore, des ordinateurs photoniques permettraient de passer d'un système binaire (le seul système permis par les actuels ordinateurs électroniques) à un système basé sur davantage de variables, ce qui multiplierait de façon exponentielle les possibilités de calcul et de traitement des données. Caractère innovant confirmé Les nouvelles molécules ont été synthétisées par le professeur Takashi Kubo et son équipe, également de l'Université d'Osaka. Certaines d'entre elles ne sont pas encore assez stables pour être caractérisées, mais d'autres ont pu l'être et les analyses, réalisées par le Kansai Research Center (Japon), confirment les prédictions théoriques. Ces nouveaux composés présentent donc bien un intérêt pour des applications industrielles. ...

 
Les forêts de feuillus sont nombreuses en Wallonie mais leur qualité laisse encore à désirer. La moitié de ces forêts sont inscrites dans le réseau Natura 2000. L'objectif est de permettre le développement de leur cycle naturel complet et de restaurer ainsi leur qualité biologique.

L'année internationale de la biodiversité, en 2010, a permis de sensibiliser le grand public à la préservation de la nature aux niveaux mondial et local. Cette année, la mise en oeuvre du réseau Natura 2000 constitue une belle opportunité pour chaque région européenne de continuer ce travail. Etabli dans chaque Etat membre sur base des deux directives européennes "Oiseaux" et "Habitats", le réseau implique la désignation de certaines zones du territoire (de 12 à 15% de la surface) où des mesures de conservation sont nécessaires pour "assurer le maintien ou le rétablissement, dans un état de conservation favorable, des habitats naturels et des espèces de faune et de flore sauvages d'intérêt communautaire". ...

 


>
Le graphène peut polariser la lumière

Photonics : le graphène peut polariser la lumière

Le graphène, une couche ultra-plate d'atomes de carbone dans un treillis de crystal hexagonal, passionne aujourd'hui nombre de chercheurs en raison de ses propriétés électriques et photoniques uniques. En 2010, le prix Nobel de physique a d'ailleurs été remis à André Geim et Konstantin Novoselov, professeurs à l'Université de Manchester (Royaume-Uni) qui ont isolé le graphène, souvent qualifié de "matériau miracle" - c'est le plus fin cristal connu, ultra-résistant, transparent, excellent conducteur d'électricité, très dense.

Dr. Han Zhang, chercheur post-doctorant auprès du service OPERA-photonique (Faculté des Sciences appliquées) de l'ULB, en collaboration avec le Prof. Loh (National University of Singapore) vient de découvrir le "polarizer" le plus fin du monde, qui s'appuie sur des vagues électromagnétiques couplées, guidées et polarisées par graphène. Les chercheurs estiment que cette découverte permettra un jour d'intégrer sur des circuits photoniques, des communications à haute vitesse optique.

Les "polarizers" optiques sont les composants élémentaires de communications optiques quantiques par scission de l'état de polarisation d'un signal optique. A l'heure actuelle, il y a des demandes croissantes de communications optiques à grande vitesse basées sur des mobiles, appelant à la miniaturisation des appareils opto-électroniques. Toutefois, les "polarizers" optiques conventionnels sont chers, épais, discrets et peuvent requérir un parallélisme additionnel. Grâce aux propriétés optiques à large bande induites par sa structure à énergie exceptionnelle, le "polarizer graphènes" présente une largeur de bande supérieure. En fabriquant des "polarizers graphènes" qui combinent les avantages du coût faible (moins de quelques euros), du caractère compact, d'un temps de relâchement ultra-court et d'une large gamme d'opérations possibles, les chercheurs pensent que ce matériel permettra de nouvelles architectures pour des communications optiques sur puces ultra-rapides. ...

 
Publication du service OPERA-Photonique de l'ULB dans Nature

 

Lire l'intégralité des informations   http://www.bulletins-electroniques.com/be_belgique_053.htm