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MAGNÉTISME MOLÉCULAIRE

 

MAGNÉTISME MOLÉCULAIRE: VERS LE STOCKAGE DE L'INFORMATION SUR UNE MOLÉCULE - R.SESSOLI, M.VERDAGUER


Une conférence du cycle "le magnétisme aujourd’hui : du pigeon voyageur à la spintronique"
Magnétisme moléculaire: vers le stockage de l'information sur une molécule
Par Roberta Sessoli
Professeur, Laboratoire de Magnétisme Moléculaire, Florence
Et Michel Verdaguer
Professeur, Institut Parisien de Chimie Moléculaire, CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Paris
Les molécules sont des assemblages d’atomes. Elles sont magnétiques, dia- ou para-magnétiques. Le dioxygène de l’air par exemple, porte un moment magnétique indispensable à notre vie aérobie.
La mécanique quantique permet non seulement de comprendre ce magnétisme moléculaire mais aussi de concevoir des matériaux magnétiques de faible densité, solubles, colorés, biocompatibles, obtenus dans des conditions douces.
La flexibilité de la chimie moléculaire permet d’obtenir des matériaux commutables, des aimants à la température ambiante, des systèmes moléculaires qui se comportent comme des aimants. En les plaçant sur des surfaces, chimistes et physiciens rêvent de l’enregistrement magnétique au stade ultime de miniaturisation, celui de la molécule unique, ..).
En termes simples et à l’aide d’expériences, la conférence brosse un panorama de ce champ de recherche et permet d’entrer dans le monde merveilleux du magnétisme des molécules.

 

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STRUCTURE ATOMIQUE ET TRANSITION SPECTRALE

 

STRUCTURE ATOMIQUE ET TRANSITIONS SPECTRALES


Ce film est destiné à présenter les notions essentielles sur la structure des atomes et sur leur interaction avec les radiations lumineuses. Atome de Bohr. Noyau central positif. Electrons négatifs gravitant autour du noyau dans des états stationnaires d'énergie formant une suite discontinue. Etat fondamental. Etats excités. Transitions entre les états par absorption et émission de lumière monochromatique. Phénomène de résonance optique. Décomposition des états par un champ magnétique. Effet Zeeman. Composantes Zeeman d'une raie spectrale. Polarisation de ces composantes.

 

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CARTOGRAPHIE DU SYSTÈME CÉRÉBRAL

 

LA CARTOGRAPHIE DU SYSTÈME CÉRÉBRAL


La nature des relations entre cerveau et pensée a alimenté de nombreuses querelles philosophiques depuis plus de deux millénaires. C'est à la fin du 19ème siècle que des neurochirurgiens établirent que les fonctions cognitives modifient localement la circulation sanguine cérébrale (Roy et Sherrington, 1890), et que des lésions du cortex provoquent leur dysfonctionnement (Broca, 1863). Cette dernière approche, appelée neuropsychologie, a été jusqu'aux années 1980 la méthode expérimentale de référence pour l'étude des relations entres structures et fonctions cérébrales, tout en étant fondamentalement inadaptée à l'étude du fonctionnement cérébral normal. Dans ce contexte, la mise au point dans les années 1990 de techniques d'imagerie de l'organisation fonctionnelle du cerveau humain, constitue une véritable révolution. Leur avènement découle d'avancées majeures de la fin du 20ème siècle dans les domaines de la détection de rayonnements et de l'informatique. Ces techniques, dites de neuroimagerie cognitive, sont la tomographie par émission de positons (TEP), l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMF) et la magnéto-électro-encéphalographie (MEEG). Une fonction cognitive est en effet une séquence temporelle d'activités neuronales, électriques et neurochimiques, distribuées en réseau, et engendrant des variations locales à la fois du champ électro-magnétique, du métabolisme énergétique, et du débit sanguin cérébral (DSC). Les modifications locales du champ électromagnétique sont directement observables à la milliseconde près, "en temps réel ", à la surface du scalp (MEEG). L'observation des événements neurochimiques, métaboliques et hémodynamiques nécessitent le recours à un marqueur de ces évènements dont la concentration en chaque endroit du cerveau doit être détectable de l'extérieur. En IRMF, le marqueur est la désoxy-hémoglobine (dHb), une molécule normalement présente dans les globules rouges du sang veineux, et dont la concentration varie avec le débit de sang local et donc avec l'activité mentale. Chez un sujet placé au sein d'un champ magnétique intense, la dHb peut être détectée par voie externe car elle est paramagnétique : sa présence engendre dans son voisinage une faible perturbation du champ magnétique que les appareils d'IRM sont capables de cartographier avec une précision millimétrique. La fusion des données d'EEG-MEG d'une part, et de TEP-IRMF d'autre part va permettre à terme l'obtention de véritables cartes cérébrales spatio-temporelles des activités mentales. Les méthodes de neuroimagerie ont déjà fourni de nombreux résultats concernant des bases neurales des fonctions cognitives, et vont permettre une approche nouvelle du vieillissement cérébral et des dysfonctionnements cognitifs. Elles constituent, pour les neurobiologistes, les psychologues, les spécialistes d'intelligence artificielle, mais également les philosophes, une rupture épistémologique dans la quête de la nature et de l'organisation de nos pensées.

 

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IMAGES DU CIEL

 

MAGES DU CIEL : LA QUÊTE DE LA FINESSE


Discerner des taches à la surface du Soleil, des anneaux autour du disque de Saturne ou des satellites autour de Jupiter, résoudre en poudre de mille étoiles le sillon de la Voie lactée ou les taches laiteuses des nébuleuses, autant de révolutions du passé, qui furent dues au progrès des instruments astronomiques. Avec Galilée et ses successeurs, ces révolutions de l'observation fondèrent l'astronomie moderne, dont nous pouvons avec bonheur parcourir le spectaculaire livre d'images. Mais cette longue histoire n'est pas terminée et, en ce début de XXIème siècle, les défis rencontrés par l'observation fine des objets célestes ne sont pas minces. C'est en 1995 qu'est découverte la première planète extrasolaire, comparable à Jupiter, mais c'est aujourd'hui une cinquantaine de ces objets qui sont connus, en orbite autour d'étoiles proches du Soleil. En faire l'image et discerner un jour les détails de leur surface - continents, océans, volcans, voire traces de vie végétale-, n'est plus un rêve absurde. De la surface d'autres étoiles, avec ses taches, du coeur de galaxies ou bien de tant d'autres objets, les télescopes d'aujourd'hui et de demain vont donner des images plus riches encore que celles du télescope spatial Hubble. Qu'il s'agisse de son successeur le NGST, qui sera lancé en 2006, du très grand télescope européen VLT désormais opérationnel, de l'interféromètre ALMA qui couvrira une centaine de kilomètres carrés sur l'altiplano chilien ou de bien d'autres instruments, toutes les ressources de la physique, de la technologie, de l'informatique et de l'optique sont mobilisées pour affiner la vue des astronomes. Car l'art de l'observation est celui de faire parler la lumière, d'extraire toute l'information qu'elle transporte. On dit souvent des images astronomiques qu'elles font rêver : nous tenterons de faire partager ce rêve, les réalités qu'il nous dévoile, mais aussi la pure beauté qui s'en dégage.

 

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