Nous sommes pris pour participer à la finale du concours C.Génial, qui se déroulera le samedi 12 mai à Paris, au palais de la découverte ! Flavio, un ami à nous, du même lycée, est pris aussi. On va bien s'amuser.

Pour apporter plus de choses à notre projet, nous avons visité l'institut nanosciences Pierre et Marie Curie de Paris : l'INSP, qui nous a accueilli chaleureusement mercredi 4 avril. C'était une des récompenses des olympiades de physique.

C'est l'objet de ce billet, et, après cette petite introduction, il nous faut, dans un souci de véracité, décrire cette visite. Attachez vos ceintures.

 

 

Nous sommes donc allés à Paris, un endroit étrange où on met des barrières autour des statues pour qu'elles ne s'en aillent pas. On a commencé par rencontrer des pandas. La physique mène à tout.

Arrivés sur les lieux, on rencontre les personnes qui vont nous accompagner toute la journée lors de la visite de l'institut, au cœur du quartier latin. On remarque la disposition matricielle de l'université, et on prend une photo de l'institut du monde arabe en face.

Puis la présentation de l'INSP commence. Bon, on nous a offert des pains au chocolat, des croissants et des pains au raisin. Avec Damien on s'étonne que si peu de monde fasse les olympiades de physique. C'est vrai qu'en mangeant des bonnes choses, on a du mal à trouver de mauvais côtés !

Après une présentation générale de l'institut (NB : Institut = gros labo), on passe aux choses sérieuses : les nanosciences. Les chercheurs de l'institut veulent nous montrer que ce que nous avons montré dans notre projet (l'étude de la matière grâce aux interactions entre la lumière et la matière) n'est pas du tout éloigné de ce qui se passe « en vrai », à l'échelle du nanomètre.

Par exemple, on regarde ce qui se passe si la taille caractéristique de l'objet est plus petite que la longueur d'onde qui vient la rencontrer. Si on éclaire certaines petites billes, nanoparticules plongées dans un liquide avec des UV, elles émettent une fluorescence très grande, selon leur diamètre. En tout cas, tout passe par la création de nanomatériaux, la visualisation de ces matériaux, et l'étude de ses propriétés.

Produire, voir, étudier.

Je ne vais pas rentrer dans les détails, que je garde pour nous, par souci de clarté, parce qu'il faut aussi que nos notes murissent dans nos esprits, parce qu'il faut essayer de ne pas écrire de bêtises. Il nous a fallu pas mal de temps pour comprendre la diffraction de Bragg, alors l'étude des propriétés d'émission des nanomatériaux, oui, vraiment, il faut que ça murisse un peu, même si on a appris et compris plein de choses : on remercie au passage tous les gens qui nous ont encadré, les chercheurs qui nous ont présenté leur travail, qui nous ont montré leurs labos, qui nous ont parfois fait des blagues et qui nous ont toujours expliqué avec passion.

On a découvert les opales, dont la couleur dépend de la façon dont elles sont éclairées, constituée de toutes petites billes (de l(ordre du nanomètre). L'expérience qui suit, c'est de la diffraction de Bragg !

 

A droite l'émetteur, à gauche le récepteur, au milieu l'échantillon (l'opale). Et grâce aux différents pics de Bragg (observés ici en réflexion spéculaire), on voit que la longueur d'onde change en fonction de l'angle. Après un petit film sur les papillons (un zoom progressif sur les ailes du papillon qui sont, elles aussi, iridescentes), on prend le monte-charge et on va faire la synthèse d'une opale : empilement de billes de silice, qu'on met dans de l'éthanol. On laisse le solvant s'évaporer, les billes sont poussées vers le ménisque par convection, et les billes s'organisent de manière régulière. Au bout de 12h, on a une opale !

Les billes dans l'éthanol :

Ensuite on va déjeuner, puis c'est reparti dans les dédales de l'institut pour visiter d'autres labos, au deuxième étage, ou au sous-sol, pour connaître d'autres recherches. Notamment la localisation d'ondes sonores dans les défauts de certains matériaux. Ou encore, on essaie de faire en sorte que lorsqu'on excite un matériau (avec un faisceau laser), celui-ci n'émette qu'un seul photon : on mesure le nombre de photons dans une boîte ! Quitte à passer 6h dans une pièce noire. Tiens, ça rappelle des souvenirs…

On va aussi voir un microscope à effet tunnel (MET), qui permet de voir les atomes (cf photo de l'écran ci-dessous), grâce à une pointe métallique et un courant qui passe entre cette pointe et la matière. Cette expérience se fait sous vide, mais l'électron franchit le vide : bienvenue dans le monde du quantique. Le courant est proportionnel à l'exponentielle de la distance (ça doit être marrant à montrer mathématiquement), ce qui permet de cartographier la surface et donc de voir les atomes : on connaît l'organisation de la surface et les propriétés électroniques du matériau (ce qui permet aussi d'étudier les propriétés supraconductrices du matériau, car on sait que c'est lié).

Oui, c'est bien les atomes !

Et plein d'autres choses encore… Voilà, on apprend plein de choses, on rencontre plein de gens sympas, qui nous disent qu'il faut qu'on fasse de la recherche, mais pas besoin, on est déjà convaincus !

 

Quelques phrases du jour :

10 microns, c'est un mammouth.

On dirait l'Auvergne. Oui, c'est le Chili.

Bref, Jarry serait fier de nous. Parce que si ça c'est pas de la 'Patascience…

 

Tout ceci peut apporter plein de choses à notre projet : les opales et la diffraction, les interactions entre la lumière et la matière, les interactions entre les ondes et la matière ; on a entendu parler d'une diffraction avec des ondes sonores ! On va se renseigner, ça pourrait être plutôt sympa.

 

On salue les wallabys, un dernier jogging au jardin des plantes, puis nous voilà dans le train à déguster des chocomousses. Faites de la physique.

Et le cycliste quantique passe à travers la montagne.