Ateliers : La matière et les matériaux

• Atelier 1 - « Microplastiques - Présenter la méthode scientifique pour passer d'idées préconçues à des enjeux réels » par Paul-Adrien AUBINAUD et Olivier SMITH, projet Antartique 2°C.

L'environnement est un objet d'étude qui fait appel à une grande diversité de disciplines qui collaborent entre elles pour éclairer le débat public : chiffres-clé, bilans carbone, rapport du GIEC... Cependant, le processus permettant de produire ces connaissances est assez mal connu du grand public. Pour ramener un problème global à taille humaine, le projet "Antarctique 2°C" s'est lancé dans une étude scientifique de l'écosystème austral sous divers angles : l'idée est de documenter et d'expliquer toute la démarche scientifique, de la campagne de terrain aux analyses en laboratoire. Un focus sera fait autour des recherches sur les microplastiques qui ont été menées au sein de cette campagne, ainsi que sur les contenus pédagogiques et les ateliers scolaires qui ont été réalisés en parallèle.

• Atelier 2 - « Modélisation des transferts de chaleur aux échelles nanométriques : du déploiement de la 5G pour les smartphones/ordinateurs portables aux biothérapies assistées par nanoparticules » par Samy MERABIA, chercheur CNRS à l'Institut Lumière Matière, Université de Lyon.

Le développement des nanotechnologies et des nanosciences depuis une vingtaine d'années a soulevé de nouvelles questions concernant la physique des transferts de chaleur aux nano-échelles. Le recours à des simulations atomistiques, où l'on peut voir le mouvement des atomes à l'échelle du nanomètre, a permis de mieux comprendre comment la chaleur s'écoule aux échelles atomiques.

Ces simulations ouvrent également la voie à l'optimisation de plusieurs applications, que ce soit pour la miniaturisation des composants élémentaires des ordinateurs portables et des smartphones, mais également pour des applications biomédicales comme par exemple les thérapies assistées par des nanoparticules chauffées par laser. Au cours de cet atelier, après une introduction à la physique des transferts de chaleur aux nano échelles, je présenterai plusieurs exemples où il est nécessaire d'optimiser les flux de chaleur aux petites échelles. Ces exemples feront en partie appel à des simulations atomistiques.

Un premier exemple concernera le déploiement de la 5G pour les smartphones. Le passage aux hautes fréquences (GHz) nécessite d’éviter la génération de points chauds au sein des composants des smartphones et des ordinateurs portables. Je montrerai les pistes que nous envisageons pour diminuer localement les résistances thermiques d'interface et optimiser l'évacuation de la chaleur aux échelles nanométriques.

Un second exemple concernera la destruction sélective de cellules cancéreuses assistée par nanoparticules plasmoniques. Je montrerai comment l'interaction entre un laser et une nanoparticule inséminée permet de chauffer très localement une cellule menant à sa destruction par hyperthermie ou par génération de bulles nanométriques.

• Atelier-Visite 3 - « Comment faire évoluer la transmission d'une optique de 0 à 100 % en ajoutant seulement quelques microns de matière ? » par Christophe MICHEL ingénieur de recherche CNRS au Laboratoire des Matériaux Avancés, Université de Lyon. Voir la vidéo sur CNRS-le Journal sur Les miroirs les plus parfaits du monde.

Les composants optiques sont de plus en plus présents dans notre vie quotidienne et dans les instruments scientifiques. De quelques millimètres à plusieurs mètres ils prennent des formes variées et leurs performances sont en permanence améliorées. Nous verrons comment, en déposant quelques microns de matière sur un substrat, nous pouvons réaliser des miroirs réfléchissant 99.9996% de la lumière ou des anti-reflets réfléchissant moins de 100 ppm (partie par million). Des exemples de réalisations d'optiques pour les détecteurs d'ondes gravitationnelles ou de filtres dichroïques pour l'astronomie seront présentés.

• Atelier-Visite 4 - « La luminescence, un outil de caractérisation autant qu’une source d’applications » par Gilles LEDOUX directeur de recherche CNRS à l'Institut Lumière Matière, Université de Lyon.

La luminescence des matériaux permet de déterminer, en combinaison avec des mesures d’absorption, le positionnement des niveaux d’énergie des électrons dans différents systèmes. En poussant l’analyse ils peuvent aussi permettre d’avoir des informations sur la structure locale dans les matériaux. Dans cet atelier nous découvrirons les différentes méthodes de mesure de la luminescence dans les matériaux ainsi que les applications qu’elle peut avoir dans notre quotidien ou dans des applications scientifiques.

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