Nanoparticules pour outils coupants performants
Une société russe a mis au point un procédé permettant de fabriquer grâce aux nanotechnologies des outils coupants ultra-performants, rapporte le site rian.ru.
Une technologie originale de création d'outils coupants pour l'usinage des métaux super-durs a été mise au point par Microbor Nanotech, une entreprise moscovite. Le matériel qui sort de cette fabrique est si performant qu'il peut rivaliser, en solidité, avec le diamant synthétique. De plus, il permet de réduire de plusieurs fois le temps nécessaire à l'usinage des pièces métalliques.
"Pour usiner de la fonte trempée, on utilisait précédemment un alliage solide. Il fallait 24 heures, si ce n'est 48, pour mener à bien l'opération. En utilisant nos tranchants, cette durée est ramenée à une vingtaine de minutes", explique le directeur de la production, Sergueï Kniga.
La technologie de création de ces outils coupants commence par la synthèse de la poudre - du nitrure cubique de brome. De par son aspect extérieur, il rappelle du graphite concassé. Dans un four, qui fait simultanément office de presse, on réalise des pièces à partir de cette poudre. Dans un équipement spécial, leur surface est polie, puis placée sous un rayon laser pour le découpage. Le laser découpe à partir des pièces brutes les outils coupants de la forme voulue. Le stade final est le traitement dans le centre de polissage programmé. Cette machine-outil robotisée affine la taille des pièces au micron près. A titre de comparaison, rappelons que l'épaisseur d'un cheveu humain est de l'ordre d'une cinquantaine de microns.
"De la précision des mesures dépendra la qualité de la surface traitée par l'outil coupant. Plus précis sera le tranchant de l'instrument, et meilleure sera sa qualité", relève Alexeï Veïalko, chef de l'équipe du matériel de polissage.
Les pinces coupantes, réalisées à partir d'une poudre de nitrure cubique de bore, permettent d'optimiser le processus de fabrication des pièces réalisées dans des métaux ultra-durs. Leur solidité leur permet non seulement de découper les pièces, mais également de les polir jusqu'à leur donner l'éclat d'un miroir. C'est la société Microbor Nanotech, au nom évocateur, qui a conçu et produit cette nouvelle génération de matériaux composites en nano-KNB (NKNB - KNB étant les initiales russes de nitrure cubique de bore).
La solution novatrice, proposée par Microbor, a consisté tout d'abord à mettre au point le composite dénommé MBR6010, résistant aux chocs et permettant d'usiner de manière particulièrement efficace les matériaux durs et ultra-durs. Dans une seconde étape, Microbor a créé le premier instrument au monde fabriqué en série à partir du nano-KNB. La solidité d'un composite réalisé en NKNB est supérieure à celle du diamant synthétique, tout en conservant une résistance élevée aux chocs et à la température. Microbor fabrique dans ce composite une large gamme d'outils coupants destinés à usiner les métaux, la pierre et les matériaux synthétiques. Microbor développe son propre savoir-faire à toutes les étapes du processus industriel, de la synthèse de la micropoudre KNB et de la nanopoudre NKNB à la création du produit fini.
Microbor a franchi un nouveau pallier en 2009 en engageant la production d'outils en NKNB. Devant la réussite de ce procédé, l'un des plus modernes au monde pour la création d'outils super-solides réalisés en nitrure cubique de bore et nano-nitrure cubique de bore, la corporation d'Etat Rosnano a décidé de s'associer à Microbor en signant avec cette société un important contrat destiné à financer la construction d'une seconde ligne de production. 900 millions de roubles seront investis à cet effet, et la nouvelle production devrait démarrer dès 2011.
Protéome : la Russie participe au programme international de recherche
La Russie est associée au programme international de déchiffrage du protéome (*) humain, suite logique du programme du même type consacré au génome, rapporte le site nkj.ru.
La première étape du "Protéome humain", un projet international tout à fait nouveau pour la science russe, a été dévoilée par l'académicien Alexandre Artchakov, directeur de l'Institut de recherche de chimie biomédicale Orekhovitch. Il a présenté un rapport sur ce sujet lors de la conférence "Diagnostic moléculaire 2010".
L'organisme humain compte 26.000 gènes. Les molécules protéiniques sont jusqu'à une centaine de fois plus nombreuses : nos cellules en contiennent environ un demi-million, et dans le plasma sanguin on répertorie plus de deux millions de types différents de protéines. Cela s'explique par le fait qu'un même code génétique peut synthétiser des dizaines de variantes différentes d'une protéine, chacune d'entre elles se présentant sous diverses formes.
Il est fréquent qu'un même génome s'incarne sous des formes tout à fait différentes. C'est ainsi qu'une chenille et un papillon ont des génomes semblables et des protéomes tout à fait différents. La composition des protéines (le protéome) d'un même être humain se modifie continuellement en fonction de l'âge. De même, une personne malade et une personne en bonne santé n'ont pas le même protéome. Le protéome est une sorte d'incarnation de l'information génétique dans les systèmes fonctionnels concrets intracellulaires. Et la détermination des différentes structures de chaque molécule dans un ensemble protéinique complexe constitue l'une des principales tâches dont doit s'acquitter le projet "Protéome humain".
Il a été décidé que chaque pays participant à ce projet devrait déterminer les protéines codées par tel ou tel chromosome. L'homme possède 22 paires de chromosomes (autosomes) et une paire de chromosomes sexuels (gonosomes). La Russie s'est vu confier l'étude du protéome du chromosome 18. Les chercheurs russes impliqués dans ce projet devront "scanner" une trentaine de milliers de protéines codées par les 286 gènes de ce chromosome. C'est à des anomalies du chromosome 18 que sont liées des affections telles que la maladie de Parkinson, la schizophrénie, le diabète, l'hépatite B, ou le cancer colorectal. La détermination des protéines du chromosome 18 permettra de fixer les normes de la composition des protéines chez les sujets en bonne santé et de créer de nouveaux systèmes de diagnostic des différentes affections, en premier lieu les affections oncologiques.
L'ancien Président américain Bill Clinton a déclaré un jour que le déchiffrage du génome de l'homme était pour la médecine d'une importance comparable à ce qu'avait été pour la chimie la découverte du système périodique. Il avait assurément raison. Le volume du marché du génome se chiffre déjà, aujourd'hui, à un billion de dollars par an. A titre de comparaison, le volume annuel du marché pharmaceutique ne dépasse pas les 800 milliards. Autrement dit, les résultats de la recherche fondamentale sont devenus un produit autant demandé sur le marché que les préparations médicamenteuses.
Qu'apportera à la science médicale et à l'industrie la réalisation du programme "Protéome humain" ? Premièrement, lors du processus d'étude des structures et propriétés des protéines, les chercheurs auront affaire à des concentrations très faibles, ce qui signifie que, inévitablement, verront le jour ou voient déjà le jour de nouvelles technologies de découverte de molécules uniques de protéines. C'est très important pour l'établissement d'un diagnostic précoce de nombreuses affections. En second lieu, l'identification de la structure des protéines impulsera la mise au point de nouveaux médicaments agissant de manière spécifique sur les différents systèmes protéiniques à l'intérieur de la cellule vivante.
Alexandre Artchakov estime que la participation de la Russie au projet international "Protéome humain" lui permettra, à égalité avec les autres pays, de bénéficier des fruits de la recherche fondamentale afin de développer ses propres industries pharmaceutique, médicale et biotechnologique.
(*) Le protéome est l'ensemble des protéines exprimées dans une cellule, une partie d'une cellule, ou un groupe de cellules dans des conditions données et à un moment donné, explique, en substance le site wikipedia.fr. Ce terme provient de la contraction de protéine et génome, le protéome étant aux protéines ce que le génome est aux gènes. Alors que ces derniers codent des instructions, les protéines les exécutent pour assurer le fonctionnement cellulaire.
Comment étudier les vents soufflant sur les autres planètes ?
Des physiciens russes pensent être en mesure de prévoir bientôt la direction des vents (et pourquoi pas le temps) sur les différentes planètes, en recourant à des spectromètres hétérodynes, rapporte le site inauka.ru, citant informnauka.ru.
Le spectromètre hétérodyne fonctionnant dans l'infrarouge pourrait s'avérer être un appareil des plus utiles. Des physiciens russes envisagent d'y recourir pour déterminer la vitesse et l'orientation des vents balayant les autres planètes.
La spectroscopie permet d'établir à distance les propriétés d'une matière donnée, d'après les caractéristiques du spectre de son rayonnement (en l'occurrence, dans l'infrarouge). Grâce à elle, il est possible d'étudier la composition gazeuse de l'atmosphère d'une autre planète. Un spectromètre hétérodyne possède également son propre générateur de rayonnement et permet de comparer les spectres reçus des gaz d'autres planètes avec les spectres déterminés précédemment de ces mêmes matières. Le signal étalon obtenu pour un gaz immobile peut différer du signal obtenu depuis l'espace grâce à l'effet Doppler (modification, des caractéristiques du rayonnement électromagnétique lors du déplacement de la source). Par conséquent, il est possible, en fonction du niveau de différenciation du spectre d'un gaz d'une autre planète par rapport au spectre étalon, de calculer les caractéristiques du déplacement de ce gaz, autrement dit du vent.
Ce nouveau spectromètre est réalisé sous la direction d'Alexandre Rodine, collaborateur scientifique senior de l'Institut de recherches spatiales. Participent à ce projet des spécialistes et des étudiants de l'Institut physico-chimique de Moscou (MFTI) et de l'Université pédagogique d'Etat de Moscou (MPGOu).
L'idée d'Alexandre Rodine est de créer un spectromètre infrarouge fonctionnant dans la longueur d'onde de 3,3 mcm. Cette longueur d'onde permet d'observer les fortes lignes de rayonnement du méthane, de l'oxyde d'azote et de nombreux isotopes que l'on rencontre dans l'atmosphère des planètes appartenant au même groupe que la Terre (Mars, Vénus) ainsi que sur Jupiter.
Les spectromètres n'ont pratiquement pas été utilisés, jusqu'à présent, pour créer des modèles de circulation de l'atmosphère de ces planètes. Les spectromètres hétérodynes utilisés par la NASA et l'Union européenne fonctionnent dans des longueurs d'onde de l'ordre de 10 mcm, ce qui est commode pour étudier les atmosphères d'une autre composition gazeuse. C'est grâce à eux, notamment, que les scientifiques ont construit le modèle de circulation de l'éthane dans l'atmosphère de Titan, le satellite de Saturne.
Leur compacité est un autre avantage que présentent les spectromètres fonctionnant dans la gamme des ondes courtes. On n'a pas besoin d'y inclure des interféromètres (appareils servant à séparer les flux d'ondes en différents faisceaux et créer des images d'interférométrie). Ces interféromètres occupent beaucoup de place mais, sans eux, les spectromètres étrangers, qui fonctionnent dans de grandes longueurs d'ondes, ne peuvent être utilisés. Cela signifie, en clair, que ce nouveau spectromètre peut parfaitement être embarqué dans des engins spatiaux. Par ailleurs, l'absence d'interféromètre simplifie le réglage de l'appareil.
Cet appareil utilise de nouveaux détecteurs de rayonnement. Le détecteur supraconducteur de photon unique réalisé à partir de nitrate de niobium par Grigori Goltsman, collaborateur du MPGOu, permet d'enregistrer l'arrivée d'un photon de très faible puissance, ce qui importe tout particulièrement dans le cas de faibles sources de rayonnement.
Les chercheurs ont créé un prototype - un appareil qui fonctionne dans la longueur d'ondes de 1,5 mcm. Dans les prochains mois, ses concepteurs prévoient de mettre tous ses paramètres en adéquation avec ceux prévus par les calculs, et également de relier leur appareil à un télescope, pour en faire un véritable spectromètre.
