mardi 4 avril 2023

Des catalyseurs qui éclairent un chemin vers la chimie durable

Produire de l'hydrogène de manière plus  durable ?

En utilisant uniquement des matières premières peu coûteuses et abondantes sur terre, avec un apport d'énergie lumineuse et dans des conditions produisant peu de déchets Yuan et al.(2022) ici  ont créé un photocatalyseur évolutif capable de convertir l'ammoniac en hydrogène cf. figure. Cet Hydrogène est appelé à jouer une rôle important dans la transition énergétique. Des prototypes sont déjà developpés par  Syzygy Plasmonics Inc. dans lequel trois des co-auteurs ont des intérêts.

Un catalyseur et un apport de lumière (LED) pour produire l'ammoniac plus durablement

Plasmonique discipline cherchant à tirer profit de l'interaction résonante obtenue dans certaines conditions entre un rayonnement électromagnétique (lumineux notamment) et les électrons libres à l'interface entre un métal et un matériau diélectrique (air ou verre par exemple). Cette interaction génère des ondes de densité d'électrons, se comportant comme des vagues et appelées plasmons ou plasmons de surface. Source : futura-sciences.com
"Les futurs procédés industriels durables de synthèse de produits chimiques devraient éviter les combustibles fossiles, ne produire aucune émission de carbone et être moins chers que les procédés actuels - l'industrie n'adoptera pas de procédés durables plus coûteux que les procédés existants. Écrivant dans Science, Yuan et al.(2022) ici rapportent qu'un catalyseur plasmonique - un type de catalyseur activé par la lumière - basé sur du cuivre et du fer abondamment disponibles peut être utilisé pour produire de l'hydrogène gazeux, un carburant vert, à partir d'ammoniac (NH3). Ce processus alimenté par la lumière génère de l'hydrogène aussi efficacement qu'un catalyseur thermique largement utilisé à base de ruthénium, un élément beaucoup plus rare. Les résultats révèlent des opportunités pour les catalyseurs plasmoniques dans les processus industriels durables et pourraient aider à établir l'utilisation à grande échelle de la lumière pour alimenter les réactions chimiques. De plus, cela suggère que des catalyseurs basés sur des éléments abondants sur Terre pourraient enfin émerger pour une utilisation dans un large éventail d'applications industrielles." Traduction de Cortés, E. (2023 Jump-To-Science : donner envie d'accéder aux articles              plutot que vulgariser encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine :  ici

Exploiter le fer pour la photocatalyse

La désorption est la transformation inverse de la sorption (adsorption ou absorption), par laquelle les molécules absorbées (ou adsorbées) se détachent du substrat.
"De bons catalyseurs lient les substrats à des forces intermédiaires de sorte que ni la liaison des réactifs ni la désorption du produit ne limitent la réaction. Les métaux du groupe du platine répondent souvent à ce critère pour de nombreuses réactions et ne peuvent pas être remplacés par des métaux moins chers tels que le fer, qui s'oxydent souvent dans les conditions de réaction. Yuan et al. démontrer la décomposition de l'ammoniac pour libérer de l'hydrogène avec un photocatalyseur cuivre-fer dans lequel les plasmons excités dans le cuivre génèrent des électrons activés qui réagissent avec l'ammoniac lié au fer. Le fer n'est pas un bon catalyseur thermique pour cette réaction, mais la désorption photoinduite de l'oxygène le rend compétitif avec un photocatalyseur cuivre-ruthénium similaire et avec des catalyseurs thermiques au ruthénium. Cette réaction, qui est pilotée par des diodes électroluminescentes, peut être compétitive avec les catalyseurs thermiques utilisés dans ce système porteur d'hydrogène" Traduction de Cortés, E. (2023 . —Jump-To-Science : donner envie d'accéder aux articles              plutot que vulgariser encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine :  ici

[img].

Fig 1: Procédés catalytiques pour la décomposition de l'ammoniac. a, Les gaz d'hydrogène (H2) et d'azote (N2) peuvent être produits à partir d'ammoniac (NH3) à l'aide de catalyseurs contenant du ruthénium (ici, un alliage cuivre-ruthénium). L'étape déterminant la vitesse de la réaction est la désorption des molécules d'azote des atomes de ruthénium catalytiques. Cela implique la rupture d'une liaison relativement faible à l'aide de chaleur, généralement produite par la combustion de combustibles fossiles. Cependant, le ruthénium est cher et la combustion de combustibles fossiles produit des émissions de dioxyde de carbone. b, Yuan et al.1 rapportent que les catalyseurs cuivre-fer éclairés par LED sont à peu près aussi actifs que les meilleurs catalyseurs au ruthénium activés thermiquement. La LED excite le catalyseur cuivre-fer « plasmonique », facilitant la désorption des molécules d'azote autrement fortement liées des atomes de fer. De telles réactions sont potentiellement beaucoup plus durables que celles de a, car le fer est beaucoup moins cher et plus abondant que le ruthénium, et les LED pourraient être alimentées par de l'électricité produite à partir de l'énergie solaire. [img]. Source : Cortés, E. (2023) ici

Abstract de Yuan, et al. (2022)

"Les catalyseurs à base de métaux du groupe du platine sont au centre des préoccupations de l'industrie chimique depuis des décennies. Nous montrons que la photocatalyse plasmonique peut transformer un métal de transition thermiquement non réactif et riche en terre en un site catalytiquement actif sous illumination. Les sites actifs Fe dans un complexe antenne-réacteur Cu-Fe atteignent des efficacités très similaires à Ru pour la décomposition photocatalytique de l'ammoniac sous éclairage pulsé ultrarapide. Lorsqu'ils sont éclairés par des diodes électroluminescentes plutôt que par des lasers, les efficacités photocatalytiques restent comparables, même lorsque l'échelle de réaction augmente de près de trois ordres de grandeur. Ce résultat démontre le potentiel d'une production d'hydrogène hautement efficace avec de l'électricité  à partir d'un support d'ammoniac avec des métaux de transition abondants dans la terre." Traduction de Yuan et al.(2022) Jump-To-Science : donner envie d'accéder aux articles              plutot que vulgariser encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine :ici

La prudence dans la conclusion de Yuan, et al. (2022)

Bien que la section " Competing interests" dans toutes les revues scientifiques sérieuses oblige les auteurs à révéler leurs intérêts (on y lit que 3 des co-auteurs ont des participations dans Syzygy Plasmonics Inc. (et que leur publicité, ainsi que la vulgarisation risquent d'être bien plus sensationnalliste), la publication dans Science exige un ton très modéré et prudent :
"…Cette étude suggère que les métaux de transition, traditionnellement considérés comme inadaptés à la thermocatalyse conventionnelle, peuvent être des substrats pertinents pour la photocatalyse plasmonique et démontre également que la photocatalyse peut être efficacement réalisée avec des sources de photons LED peu coûteuses. Ces résultats motivent fortement l'étude de métaux plus abondants pouvant servir de sites réactifs très efficaces pour la photocatalyse antenne-réacteur plasmonique. " Traduction de Yuan et al.(2022)Jump-To-Science : donner envie d'accéder aux articles                plutot que vulgariser encourage le lecteur à aller vérifier dans l'article d'origine :ici

Bio-inspiré ?

JTS se demande s'il n'y a pas un parallèle avec la photosynthèse dont la première étape repose sur un catalyseur au manganèse dans la Chlorophylle pour l'hydrolyse de l'eau ?

(Les membres Jump-To-Science peuvent obtenir ces articles).

Références:

  • Cortés, E. (2023). Light-activated catalysts point the way to sustainable chemistry. Nature, 614(7947), 230‑232. https://doi.org/10.1038/d41586-023-00239-2
  • Yuan, Y., Zhou, L., Robatjazi, H., Bao, J. L., Zhou, J., Bayles, A., Yuan, L., Lou, M., Lou, M., Khatiwada, S., Carter, E. A., Nordlander, P., & Halas, N. J. (2022). Earth-abundant photocatalyst for H2 generation from NH3 with light-emitting diode illumination. Science, 378(6622), 889‑893. https://doi.org/10.1126/science.abn5636

Ressources pour la chimie

La Royal Chemical Society offre un accès libre à une vaste collection de matériel pour les enseignant-e-s,

Prof Andreas Mueller propose aux lecteurs de JTS :
 https://edu.rsc.org/secondary-fe-teacher avec deux perspectives complémentaires:
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mercredi 22 mars 2023

Pas pu assister à la semaine du cerveau ? -> enregistrement video !

semaine-cerveau-bandeau.jpg

Se faire plaisir et fasciner les élèves avec les conférences de la semaine du cerveau…

A nouveau cette année, la semaine du cerveau propose des conférences magnifiques qui sont  d'un niveau accessible à nos élèves un peu intéressés ou bien préparés en classe. Certaines classes sont justement en train de traiter le système nerveux en ce moment,et  certains travaux de Maturité sont encore en train d'affiner leur problématique...
C'est aussi un privilège de nos disciplines scientifiques : elles progressent et les savoirs de référence se renouvellent !

Savourer le plaisir de comprendre et de nourrir votre curiosité, ou étayer un cours, puisque l'UNIGE vous offre l'accès à l'intégralité de ces conférences depuis un  serveur : Mediaserver


13III-quete-sens.JPG Lundi https://mediaserver.unige.ch/play/189607

Votre cerveau vous ment ! – l'illusion d'une vision parfaite  Sami El-Boustani (UNIGE)

Notre sens de la vision nous donne le sentiment d'être ancré dans la réalité physique qui nous entoure, que ce soit pour reconnaître nos proches, contempler un paysage magnifique ou retrouver le chemin du retour. Cependant, nos sens sont limités et notre cerveau est constamment confronté à des stimulations ambiguës qu'il doit interpréter. Cela est particulièrement vrai en ce qui concerne la perception visuelle. Les illusions optiques aident à révéler des mécanismes sur le fonctionnement de notre système nerveux lorsqu'il essaie de donner un sens à la lumière qui atteint notre rétine. Dans cette conférence, nous allons passer en revue quelques illusions où le cerveau vous peint une image du monde qui est loin de la réalité.

Illusions auditives Jérémy Marozeau (UNIGE)

Vous est-il arrivé d´avoir perçu un mot inaudible par votre entourage ? D´entendre une mélodie à l´envers de tout le monde ? De percevoir un son si faible que vous ne pouvez savoir s´il est réel ou rêvé ? Eh bien cela est tout à fait normal. Notre perception se nourrit autant d´éléments physique captés par nos récepteurs sensoriels que nos connaissances antérieurs ou attentes de notre environnement. Cette combinaison crée une sensation unique à l´auditeur. Mais en manipulant ses attentes, nous pouvons créer toutes sortes d´illusions auditives comme par exemple des gammes de note qui montent indéfiniment, des mots fantômes ou des sons qui déplacent mystérieusement dans l´espace.


14III-conscience.JPGMardi https://mediaserver.unige.ch/play/189663

Épilepsie et expériences extatiques Fabienne Picard (HUG)

L'épilepsie est bien connue pour entrainer des ruptures de contact, mais dans certaines formes d'épilepsie, l'aura, c'est-à-dire le début de crise ressenti par le patient et non visible par l'entourage, peut consister en un état de conscience modifié. Dans la forme particulière appelée « épilepsie extatique », les patients ressentent au début de leurs crises une expérience très forte avec une perception augmentée de la conscience de soi, une clarté mentale et une impression d'union avec le monde extérieur, associée à une sensation de bien-être. Cet état est comparable à ce qui est décrit dans les « expériences mystiques ». L'étude de patients avec cette forme d'épilepsie a permis de mettre en évidence une région cérébrale qui semble jouer un rôle important dans la survenue de cet état « mystique » ou « extatique ».

Les mécanismes de l'hypnose  Patrik Vuilleumier (UNIGE)

L'hypnose est fréquemment utilisée en pratique clinique pour modifier des perceptions (comme la douleur) ou des souvenirs (par exemple traumatiques), mais si son efficacité est bien démontrée, les mécanismes cérébraux sous-jacents restent mal compris et encore peu étudiés. Plusieurs études en neurosciences montrent toutefois des effets directs des suggestions hypnotiques sur l'activité du cerveau, en particulier au moyen de techniques de neuroimagerie fonctionnelle. Ces études suggèrent que l'hypnose provoque une reconfiguration de la communication entre différentes régions du cerveau et modifient la manière dont l'information sensorielle est analysée ou les actions motrices sont déclenchées. Contrairement à l'idée populaire que l'état d'hypnose représente un état de conscience modifié dans lequel l'individu n'a plus de volonté propre et se comporte comme un automate, les résultats en neuroimagerie suggèrent plutôt que cet état reflète une activation renforcée des régions participant au contrôle de l'attention et de l'inhibition. Cette présentation offrira plusieurs exemples issus de la recherche de notre équipe ou d'autres chercheurs en neurosciences cognitives.


15III-hallucinations.JPGMercredi https://mediaserver.unige.ch/play/189803

Les hallucinations dans les troubles psychiques Stefan Kaiser (HUG/UNIGE)

Le phénomène des hallucinations est un symptôme classique en psychiatrie. Une hallucination est une perception sensorielle sans objet de perception. Par exemple, une personne peut entendre une voix sans qu'une autre personne parle. Les hallucinations ne sont pas seulement associées à différents troubles psychiques mais elles peuvent également faire partie de l'expérience des personnes sans trouble psychique. Aujourd'hui, on considère qu'il existe un continuum des expériences hallucinatoires avec des différences de qualité, d'intensité et d'impact sur la vie quotidienne. Ce concept a modifié les approches thérapeutiques qui incluent aujourd'hui entre autres, la médication et la psychothérapie.

L'utilisation des psychédéliques dans le traitement des troubles psychiques Thorens Gabriel(HUG)

Actuellement, la recherche sur les psychédéliques en psychiatrie connaît un regain d'intérêt, notamment en raison du manque de nouvelles approches dans le domaine de la psychopharmacologie classique et de la psychothérapie. Des études randomisées prospectives publiées récemment montrent l'efficacité et l'intérêt des psychédéliques dans des domaines majeurs de la santé mentale notamment la dépression sévère, le syndrome de stress post-traumatique et dans le champ des addictions comme le tabac et l'alcool. Cette présentation propose de montrer par quel mécanisme d'action les psychédéliques sont une approche novatrice dans le traitement des troubles psychiques et à quel point Ils se différencient des psychotropes provoquant des dépendances ou des addictions. Elle sera illustrée par des exemples de pratique clinique actuelle et évoquera les enjeux futurs si ces traitements viennent à se démocratiser.


16III-reves-virualite.JPGJeudi 16 mars https://mediaserver.unige.ch/play/189880

Rêver pour mieux vivre la réalité Sophie Schwartz (UNIGE)

Lorsque nous rêvons, nous sommes comme projeté.e.s dans une pièce de théâtre qui n'est ni une réplique fidèle de nos expériences à l'éveil, ni un monde virtuel complètement inconnu. Dans ma présentation, je décrirai comment nous étudions les rêves, en particulier dans leur dimension émotionnelle. Nous verrons que le cerveau ne cesse de produire et de traiter des émotions, à la fois pendant l'éveil et pendant le sommeil. Je montrerai qu'il est dès lors possible d'utiliser ces nouvelles connaissances pour traiter certains troubles du rêve (comme les cauchemars) et améliorer notre équilibre affectif.

Entre réalité et virtualité ; où et qui suis-je ? Bruno Herbelin (EPFL)

Alors que beaucoup se demandent à quoi peut bien servir la réalité virtuelle (RV), les chercheurs en neurosciences cognitives l'utilisent depuis de nombreuses années comme outil d'expérimentation. En permettant de simuler et de contrôler des situations impossibles à étudier en réalité, comme celle de modifier l'apparence ou les mouvements de notre corps, cette approche permet d'explorer de ce qui constitue notre expérience consciente de corporalité et de présence dans le monde.




17III-mentalisme.JPGVendredi 17 mars https://mediaserver.unige.ch/play/189969

Christophe Ambre Magicien et mentaliste

Christophe Ambre est mentaliste professionnel depuis plus de 20 ans. Il travaille principalement pour les entreprises et les particuliers aussi bien en Suisse qu' à l'international. Il vous propose un spectacle divertissant, intelligent, interactif et sophistiqué. Son axe est celui de l'apprentissage, c'est à dire que les spectateurs partiront tous avec une connaissance supplémentaire sur la nature humaine.


Dirk Kerzel(UNIGE) 

Comment nous faisons-nous avoir si facilement par les tours de magie ? Quelles sont les mécanismes cognitifs sur lesquels se basent les magiciens pour nous surprendre? Une petite discussion avec le professeur Dirk Kerzel accompagnera le spectacle.



vendredi 10 mars 2023

Semaine du cerveau - rappel / FESTIVAL DU FILM VERT et autres évènements du Muséum

Petit rappel : La semaine du cerveau

observez-bien la roue avant…Ce cycle de conférences magnifique  commence ce lundi 13, mars  19h à UniDufour  avec une conférence particulièrement pertinente pour l'enseignement de la biologie : on y comprendra comment les illusions sensorielles contribuent à mieux comprendre le fonctionnement du système nerveux. Si elles fascinent, les élèves ne dépassent pas souvent cet émerveillement. Or elles nous disent beaucoup sur la manière font nos sens et plus encore notre cerveau construisent une compréhension du monde P. ex  Wolfe (2015) extraits réservés membres ici. Par exemple : observez-bien la roue avant sur l'image de droite (photo F.Lombard  ) :
Cette conférence sera extraordinaire...
Et les autres … eh bien les autres aussi ! :-)) (allusion à un sketch...)

semaine-cerveau-bandeau.jpg


Référence

  • Wolfe, J. M., Kluender, K. R., Levi, D. M., Bartoshuk, L. M., Herz, R. S., Klatzky, R. L., Lederman, S. J., & Merfeld, D. M. (2015). Sensation and perception, 4th ed (p. xix, 548). Sinauer Associates.
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MUSÉUM - GENÈVE (Muséum
                                          d'histoire naturelle et Musée
                                          d'histoire des sciences

Muséum d'histoire naturelle


Festival du Film Vert

Événement

FESTIVAL DU FILM VERT
23 et 29 mars
Lors de cette 18e édition du Festival du Film Vert dédié à l'écologie et l'environnement en Suisse romande, assistez à quatre projections de films documentaires au Muséum d'histoire naturelle !
[+ d'infos]

Atelier maquette

Ateliers

ATELIERS AG!R
1.03 et 15.03 : Carte de pollution microplastique, 14h-15h, 15h-16h
[+ d'infos]
8.03 : Métiers du Muséum - Vivre dans l'eau ? On s'adapte,
13h30-16h30
[+ d'infos]
11.03 : Atelier maquette, 10h-12h30, 13h30-16h30
[+ d'infos]
11.03 et 29.03 : Le voyage de Pépite la truite autour du Léman, 15h30-16h30 et 14h-15h
[+ d'infos]
22.03 : Métiers du Muséum - La vie microscopique du Léman, 13h30-16h30
[+ d'infos]

Musée d'histoire des sciences


Des mots de science

Ateliers

DES MOTS DE SCIENCE
15h-16h
12.03 : De l’ambre à la pile, ça donne la chair de poule !
19.03 : Des ondes au diapason, ça sonne juste !
26.03 : De la pomme au télescope, ça tombe à pic !
[+ d'infos]

Conférence physique

Conférence

L'ENSEIGNEMENT DE LA PHYSIQUE À L'ACADÉMIE DE GENÈVE AU TEMPS DE L'ESCALADE
14 mars / 19h-20h
Conférence de Patrice Delpin, sur son édition complète du Journal (1600-1609) d'Esaïe Colladon, professeur de philosophie de 1594 à 1611.
[+ d'infos]


MUSÉUM D'HISTOIRE NATURELLE

1, route de Malagnou, 1208 Genève - CH
T +41 (0)22 418 63 00
info.museum@ville-ge.ch

MUSÉE D'HISTOIRE DES SCIENCES

Parc de la Perle du Lac
128, rue de Lausanne,
1202 Genève - CH
T +41 (0)22 418 50 60