ARCHIVÉ - Faits saillants - Les succès récents à l'ISSM-CNRC

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Le 24 février 2005— Ottawa (Ontario)

Les principes fondamentaux de l'innovation...

Des recherches de pointe effectuées par le CNRC-ISSM dans certains domaines des sciences moléculaires pourraient émerger des secteurs d'activité économique entièrement nouveaux au Canada. Parmi les domaines stratégiques de recherche auxquels s'intéressent le CNRC-ISSM dans le secteur des sciences moléculaires, mentionnons les nanosciences, la biologie chimique, la science laser à l'échelle du temps de l'attoseconde, la diffusion des neutrons, les domaines du diagnostic et de la formation d'images moléculaires, les interfaces moléculaires, et les technologies connexes.

Nos succès récents

Les chercheurs du CNRC font d'importantes percées dans le contrôle des molécules
Des chercheurs du CNRC ont publié un article-clé dans la revue Nature qui montre comment une nouvelle technologie qu'ils ont mise au point à l'aide d'impulsions laser ultrarapides peut changer le résultat d'une réaction chimique. Les technologies quantiques reposent sur les propriétés de la matière à l'échelle des molécules. À cette échelle, qui diffère de notre monde habituel, la matière obéit aux règles de la mécanique quantique. Cette nouvelle technologie peut être utilisée non seulement pour contrôler les réactions chimiques, mais aussi pour coder et contrôler des données ou commutateurs à l'échelle des molécules (information quantique). D'autres applications de la nouvelle technologie augmenteront la sensibilité des microscopes aux cellules vivantes,où l'on peut employer des méthodes de contrôle sous vide pour créer des images plus claires et même faire des interventions chirurgicales au niveau moléculaire sur des cellules individuelles.

Le CNRC remet la sécurité ferroviaire sur la bonne voie
Une équipe de chercheurs du CNRC dirigée par M. Ron Rogge, PhD, du Centre canadien de faisceaux neutroniques (CCFN-CNRC), à Chalk River, a réussi à fournir de nouvelles informations expérimentales au Bureau de la sécurité des transports du Canada, qui menait une enquête sur un déraillement qui a eu lieu près du lac Wabamun, à l'ouest d'Edmonton, en août 2005. Les parties suspectes de la voie ferrée ont été analysées par diffraction de neutrons afin de déterminer les zones stressées à l'intérieur des pièces métalliques. Les essais préliminaires ont établi que le champ de stress résiduel était déformé près des « coquilles » dans le métal, que l'on soupçonne être des précurseurs de fractures. La diffraction de neutrons pourrait devenir un outil important pour les examens plus poussés des causes des défauts de voies ferrées ou pour établir éventuellement des lignes directrices visant à améliorer la fiabilité des voies ferrées et diminuer la probabilité des déraillements à l'avenir.

Une équipe dirigée par le CNRC est la première à observer une réaction chimique du point de vue de la molécule
Une équipe internationale dirigée par M. Albert Stolow, PhD, de l'Institut Steacie des sciences moléculaires (ISSM-CNRC), était la première à observer une réaction chimique en temps réel du point de vue d'une molécule. Presque tous le phénomènes que nous percevons dépendent de réactions chimiques, qui sont des interactions complexes d'atomes et d'électrons. Cette chorégraphie étonnante transforme les molécules, mais à des vitesses incroyables – typiquement en un millionième de millionième de seconde! La méthode, qui est décrite dans la revue scientifique Science, une des plus prestigieuses du monde entier, nous permet de comprendre ces réactions chimiques à un niveau beaucoup plus profond. « On peut visualiser cette différence par une analogie », dit M. Stolow, « selon laquelle nous serions en mesure de filmer un accident de voiture du point de vue du conducteur, plutôt que ce lui de l'hélicoptère qui observe la circulation! »

Des chercheurs du CNRC prennent l'imagerie à coeur
Une percée importante en recherche, annoncée dans un article vedette dans la revue Nature Chemical Biology, a permis à des chercheurs de l'Institut Steacie des sciences moléculaires du CNRC d'observer les cellules cardiaques en action comme jamais auparavant! Les chercheurs peuvent maintenant visualiser et quantifier les amas de récepteurs à l'échelle du nanomètre dans les cellules cardiaques. Les chercheurs se servent d'une technique de microscopie spéciale pour révéler comment les récepteurs sur les cellules des muscles cardiaques réagissent aux signaux hormonaux de leur environnement. Fondamentalement, cette nouvelle technique d'imagerie nous aide à mieux comprendre comment ces récepteurs, les transducteurs principaux de la réaction « de lutte ou de fuite », font accélérer la fréquence cardiaque. Cette compréhension pourrait un jour mener au développement de nouveaux agents thérapeutiques contre les arythmies cardiaques.

Une équipe du CNRC fait de l'hydrogène un combustible plus attrayant que les combustibles fossiles
Une équipe internationale, menée par M. John Ripmeester, PhD, de l'institut Steacie des sciences moléculaires (ISSM-CNRC), a publié un article-clé dans la revue Nature, exposant comment l'hydrogène peut être stocké de façon plus sécuritaire pour les piles à combustible. Ils ont montré qu'ajouter un soupçon de stabilisateur leur permettait d'emmagasiner deux fois plus d'hydrogène dans la structure des hydrates de gaz, comparativement à toutes les études publiées précédemment. Les hydrates sont des substances semblables à la glace, trouvées à la fois au large sur les bordures continentales, dans le pergélisol tout autour du globe et se forment lorsque le gaz entre en contact avec l'eau sous une température et des conditions atmosphériques adéquates. Les hydrates de gaz sont une excellente source d'hydrogène et une alternative pratique à notre dépendance aux combustibles fossiles. Ils représentent l'un des plus grands réservoirs d'énergie inexploités du monde et, selon certaines évaluations, pourraient satisfaire les besoins énergétiques du prochain millénaire.

Les chercheurs du CNRC saisissent la première image d'une orbitale électronique
Des chercheurs du CNRC ont produit le premier film de l'histoire d'une orbitale ou d'un nuage électronique, l'espace dans lequel se déplace un électron à l'intérieur d'une molécule. Le film, tel que décrit dans le numéro du 16 décembre 2004 de Nature, représente un réel repère et est un vrai film « d'action ». Les électrons se déplacent à des vitesses beaucoup plus grandes que toutes les poursuites automobiles et même la vitesse d'une balle. Ils réagissent les uns entre les autres avec une énergie et une violence inimaginables. « Nous avons maintenant une méthode pour filmer le monde petit, rapide et violent des atomes et des molécules, presque comme si nous filmions notre propre monde avec une caméra vidéo conventionnelle, » remarque M. Paul Corkum, PhD, chef d'équipe pour le groupe de recherche Science atomique, moléculaire et optique de l'ISSM-CNRC.

Les nanotubes -- répercussions énormes pour l'industrie
Malgré leur format minuscule, ou peut-être grâce à lui, les nanotubes, des structures uniques, suscitent l'intérêt des chercheurs qui s'efforcent de leur trouver des applications commerciales dans plusieurs domaines. Les nanotubes de carbone représentent l'une des premières applications commerciales de la révolution de la nanotechnologie, un mouvement basé sur une ingénierie qui travaille au niveau même de l'atome. Par exemple, un nanomètre, unité standard de mesure dans le domaine de la nanotechnologie, mesure environ 1/80 000ième de l'épaisseur d'un cheveu humain. Les nanotubes à simple paroi sont des feuilles de carbone simples et élégantes, ou graphènes, roulées sur elles-mêmes. Leur structure cristalline les rend de beaucoup plus résistantes et moins cassantes que la fibre de carbone présentement utilisée pour fabriquer des poteaux de selles de bicyclettes solides et ultra-légers, des bâtons de ski et des pièces d'avions. Les mêmes matériaux faits avec des nanotubes de carbone représentent un bond majeur dans la technologie et le rendement.

Des molécules qui se mesurent elles-mêmes
Les chercheurs du CNRC ont réalisé une percée remarquable en démontrant qu'il était possible pour une molécule de mesurer sa propre structure. Dans le cadre de recherches sur les phénomènes ultrarapides s'appuyant sur les impulsions de l'ordre de l'attoseconde pour mesurer les mouvements des électrons et ainsi sonder les molécules, un électron est extrait d'une molécule par un champ puissant, uniquement pour être replacé dans la molécule en inversant la polarité du champ. Comme la diffraction survient dans un délai approximatif d'une femtoseconde (soit un quadrillionième d'une seconde), il est possible d'obtenir une image de la structure de la molécule neutre. Ce procédé présente un potentiel important en ce qui concerne l'établissement de la structure des molécules amorphes, et particulièrement des grosses biomolécules.

Renseignements : Relations avec les médias
Conseil national de recherches Canada
613-991-1431
media@nrc-cnrc.gc.ca

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