Le Monde selon la Physique (PHYSICS WORLD) JANV 2017 -2
JE VOUS RAPPELLE QUE J’EXCLUE DE TOUTE TRADUCTION LES ARTICLES DE NOMINATIONS , PROMOTIONS , DEUILS , PRIX ,OU ENTREES EN SERVICE DE NOUVEAUX LABOS / CENTRES ETC.
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cs
New super-resolution microscope combines Nobel-winning technologies
Jan 9, 2017
New technique achieves nanometre-scale resolution quickly
Un nouveau type de microscopie super-résolution, développé par des chercheurs en Allemagne, en Argentine et en Suède combine les mérites de deux techniques gagnantes de prix Nobel, en atteignant la résolution nanométrique plus rapidement et avec moins de photons émis que précédemment .
La limite de résolution de la microscopie optique traditionnelle est fixée par le critère de Rayleigh: si deux traits sont séparés dans l'espace de moins d'une demi-longueur d'onde, la diffraction floutera trop la lumière pour que les caractéristiques de chacun soient distinguées. Les techniques de microscopie à super résolution dépassent cette limite en excitant de manière sélective des groupes fluorescents individuels (fluorophores) sur des molécules alors que leurs voisins demeurent non concernés.
Les techniques de microscopie à une seule molécule, pour lesquelles Eric Betzig et William Moerner ont chacun partagé un tiers du Prix Nobel de chimie 2014, commutent des fluorophores sur on et out au hasard et adressent les positions d'arrivée des photons émis à une caméra pour reconstituer l'emplacement de chaque fluorophore . Cependant, les photons sont diffractés lorsqu'ils s'échappent, laissant une certaine incertitude quant à l'origine d'un seul photon. La détection de nombreux photons à partir du même fluorophore peut réduire cette incertitude, mais pour obtenir la mise en jeu d’ une seule molécule (nanomètre) la résolution nécessite des dizaines voire des centaines de milliers de photons, et la plupart des fluorophores vont se dégrader (ou pâlir ) avant de bien émettre cette lumière.
La microscopie de réduction des émissions stimulées (STED), qui a remporté à Stefan Hell le tiers restant du prix Nobel, utilise deux faisceaux de lumière. Le premier éclaire l'échantillon avec un faisceau focalisé, en mettant en œuvre les fluorophores . Le deuxième faisceau est focalisé sen une forme de « beignet » sur l'échantillon et supprime la fluorescence partout dans la région focale - sauf sur le trou central du beignet. En balayant conjointement les faisceaux sur l'échantillon, on peut déterminer la distribution spatiale de tous les fluorophores. Malheureusement, pour supprimer parfaitement la fluorescence, sauf dans un seul endroit de taille moléculaire, il faudrait un faisceau en forme de beignet suffisamment puissant pour détruire l'échantillon. Les deux techniques, par conséquent, luttent pour obtenir une résolution à l'échelle moléculair.
, Hell et ses collègues de l'Institut Max Planck pour la chimie biophysique à Göttingen et plusieurs autres instituts ont développé une nouvelle technique appelée sondage d'excitation de luminescence (MINFLUX). Ils commutent des molécules individuelles comme dans la microscopie à une seule molécule, mais pour déterminer la position des molécules, ils balayent un seul faisceau en forme de beignet à travers l'échantillon, comme dans la microscopie STED.
Lorsque leur photodétecteur enregistre un signal, les chercheurs savent qu'un fluorophore est proche. Comme le faisceau est en forme de beignet, avec une intensité nulle au centre et une intensité croissante plus loin, l'intensité de la fluorescence peut révéler l'intensité de la lumière incidente sur le fluorophore et, par conséquent, signaler dans quelle mesure le fluorophore est du foyer du faisceau.
En visant le faisceau à quatre points près du fluorophore et en enregistrant l'intensité de fluorescence à chaque fois, les chercheurs peuvent facilement déterminer jusqu'à quel point le fluorophore se situe à partir de chaque point et en déduire l'emplacement avec une précision à l'échelle nanométrique. «En microscopie à une seule molécule, le système de coordonnées est donné par les pixels de la caméra», explique Hell, «Ici, c'est la structure du faisceau qui définit la position».
Les chercheurs ont utilisé MINFLUX pour cartographier les positions des fluorophores marqués sur des séquences d'ADN spécialement façonnées, appelées ADN origamis, et ainsi calculer leurs formes. Dans la première expérience, en utilisant des fluorophores séparés par 11 nm, les chercheurs ont eu besoin de seulement 50 s de temps d'imagerie pour localiser tous ceux qui ont émis au moins 500 photons au total avec une incertitude spatiale moyenne de 2,1 nm. Puis, en utilisant des fluorophores à seulement 6 nm d'intervalle, ils ont identifié ceux qui émettent plus de 1000 photons à environ 1,2 nm en 120 s.
MON COMMENTAIRE /Brillante idée que cette approche microscopique sélective et progressive !
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cs
Ultra-low-cost, hand-powered centrifuge is inspired by whirligig toy
Jan 11, 2017 9 comments
Device can separate blood into its component parts
Une centrifugeuse à usage humain réalisée en papier peut générer des forces centrifuges de 30 000 g et séparer le sang en ses composants en moins de deux minutes. Créé par une équipe de biophysiciens et de bio-ingénieurs à l'Université de Stanford aux États-Unis, le «paperfuge» coûte seulement 0,20 $ et est inspiré par un jouet ancien le « whirligig ». Les chercheurs disent que le dispositif pourrait être utilisé pour un diagnostic de maladie a mener dans des endroits éloignés, là où les centrifugeuses standard sont peu pratiquabless.
Centrifuger des tubes de fluides biologiques tels que le sang et l'urine exige des vitesses extrêmement élevées. Ceci est fait pour les séparer en leurs composants individuels ou pour concentrer les parasites et les agents pathogènes, ou pour permettre une analyse plus poussée, et c’est vital pour diagnostiquer de nombreuses maladies. «La centrifugation est au cœur de nombreux laboratoires de diagnostic et est utilisée dans de nombreuses techniques de préparation d'échantillons en biologie», explique Manu Prakash, dont le laboratoire à Stanford est axé sur la science frugale.
Les centrifugeuses commerciales sont chères et lourdes et nécessitent de l'électricité. Cela les rend peu pratiques dans les régions rurales du monde en développement où les ressources sont limitées. Cela a entravé le développement de diagnostics à des points de service pour les principaux problèmes de santé globaux, tels que le paludisme, le VIH et la tuberculose, dans les communautés où ils sont le plus nécessaires. Les centrifugeuses à action humaine ont été développées à partir d'articles ménagers tels que les broyeurs d'oeufs et de salade, mais les forces centrifuges générées par ces dispositif restent faibles par rapport aux centrifugeuses de laboratoire.
Pour résoudre ce problème, Prakash et ses collègues ont pensé à l'adaptation des jouets de filature, tels que les yo-yo et les toupies. Quand ils ont regardé un « whirligigs » - des disques circulaires filés en tirant sur les cordes en passant par leur centre - ils ont réalisé qu'ils tournaient à des vitesses de jusqu'à 15.000 rpm.
Pour utiliser un tel tourbillon, vous tirez rythmiquement sur chaque extrémité d'une boucle de ficelle qui passe par deux trous au centre d'un disque. Comme la ficelle serpente et se déroule autour de lui-même, le disque tourne à une vitesse étonnante. Des variations de ce jouet simple ont été trouvées dans les sites archéologiques dans le monde entier, dont certains remontant à l'âge du Bronze ancien, vers 3300 av.
Bien que les tourbillons soient omniprésents, peu de gens ont étudié leur physique fondamentale. Les chercheurs ont donc créé des modèles théoriques de whirligigs afin qu'ils puissent étudier les paramètres clés, tels que le rayon de la ficelle et la longueur, le rayon du disque et la position des trous, afin d'optimiser à la fois la vitesse de rotation et la force centrifuge résultante .
Le dispositif est constitué de deux disques de 10 cm de diamètre en papier imperméable rigide, chacun avec deux trous de 3 mm de diamètre, espacés de 2,5 mm l'un de l'autre, au centre. La corde est enfilée dans les trous et chaque extrémité est attachée autour d'une poignée en bois. Un des disques a deux morceaux de paille, chacun scellé avec de la colle à une extrémité, collé à elle pour contenir de petits tubes contenant les fluides biologiques. Enfin, les disques en papier sont maintenus ensemble avec du Velcro
MON COMMENTAIRE / C’est une adaptation excellente et économique ! VIVE LA MEDECINE ET L ANALYSE DE BROUSSE OU DE GUERRE !!!!!
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Theory and experiment reunited in gold
Théorie et expérience réunies sur l’ or
Gold standard: les propriétés électroniques de l'or sont difficiles à prédire
En ce qui concerne les propriétés électroniques de l'or, il existe depuis longtemps une divergence entre les prédictions théoriques et l'observation. Une équipe internationale, dirigée par Peter Schwerdtfeger à l'Université Massey de Nouvelle-Zélande, a réalisé des progrès significatifs en unissant les deux en calculant les interactions entre un nombre inhabituellement élevé d'électrons dans les atomes d'or. Typiquement, des propriétés telles que l'énergie d'ionisation et l'affinité électronique sont prédites en tenant compte des interactions entre trois électrons. Cependant, les électrons des atomes lourds présentent des propriétés relativistes. Pour l'or, cela induit un écart entre les orbitales d'électrons externes qui est plus petit que prévu. Avec , comme résultat des prédictions inexactes. L'équipe de Schwerdtfeger a étendu les calculs pour tenir compte des interactions entre cinq électrons. Par conséquent, leur modèle représente plus précisément les contributions de corrélation électronique ainsi que les effets relativistes et l'électrodynamique quantique. Ils ont obtenu une amélioration de dix fois supérieure dans la précision de leurs calculs d'énergie d'ionisation et d'affinité électronique, comme il est décrit dans Physical Review Letters. La recherche pourrait conduire à une compréhension plus approfondie des propriétés électroniques des éléments lourds
MON COMMENTAIRE/ vive les calculs si l’expérience les confirme !
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Fish in space help us understand microgravity effects
Researchers have sent fish to the International Space Station (ISS).
Dans l'espace les poissons nous aident à comprendre les effets de la microgravité
Des chercheurs ont envoyé des poissons à la Station spatiale internationale (ISS). Une équipe de l'Institut de technologie de Tokyo a surveillé le comportement du poisson medaka transgénique par le biais d'une liaison vidéo afin de comprendre les effets néfastes de la microgravité sur le corps. Les astronautes qui ont passé du temps dans un environnement à gravité réduite connaissent une forte réduction de la densité minérale osseuse, mais les processus moléculaires impliqués ne sont pas encore entièrement compris. Par conséquent, le groupe dirigé par Akira Kudo a envoyé des chambres contenant des larves de poissons d'incubation à ISS, où ils ont été placés sous un microscope à fluorescence. Pendant huit jours, les signaux des cellules qui forment et dégradent l'os (ostéoblastes et ostéoclastes) sont mesurés en permanence et comparés à un groupe témoin laissé au sol. Les résultats, décrits plus en détail sur medicalphysicsweb, ont suggéré que l'exposition à la microgravité a immédiatement altéré la structure osseuse et déclenché la perte osseuse. L'expérience pourrait aider à évaluer les effets sur la santé des voyages spatiaux humains à long terme.
MON COMMENTAIRE /S il s’agit d’évaluer les effet d’une micro gravité pour une mission sur MARS je doute de la transposition facile de résultats obtenus sur des poissons transgéniques !
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Home computers help discover new pulsars
The Einstein@Home project has discovered 17 new gamma-ray
Les ordinateurs personnels permettent de découvrir de nouveaux pulsars
Impression artistique d'un pulsar
Travail à domicile: trouver un pulsar gamma
Le projet Einstein @ Home a découvert 17 nouveaux pulsars gamma à l'intérieur d'un échantillon de 118 sources de pulsar restées non identifiées. Des dizaines de milliers de volontaires ont fait don de leur temps d'inactivité pour aider les chercheurs à analyser les données du télescope à grande surface (LAT) à bord du vaisseau spatial Fermi. Combiné aux nouvelles méthodes de recherche et aux données de Fermi-LAT, une équipe internationale dirigée par des scientifiques de l'Institut Max Planck de physique gravitationnelle de Hanovre a pu identifier 17 nouveaux pulsars. Les pulsars résultent d'étoiles à neutrons extrêmement denses qui émettent des ondes radio et des rayons gamma en raison de leurs forts champs magnétiques et de leur rotation rapide. Lorsque ces faisceaux pointent vers la Terre s’ils tournent, ils sont considérés comme une source d’ impulsion. Cependant, les détecter est difficile et nécessite une résolution très fine, des années de données et d'énormes quantités de puissance à l'ordinateur. Le projet Einstein @ Home a permis aux chercheurs d'effectuer des analyses dans un délai d'un an qui, autrement, aurait pris plus de mille ans sur un seul ordinateur. Treize des nouvelles découvertes sont présentées dans The Astrophysical Journal et le directeur d'Einstein @ Home, Bruce Allen, estime que beaucoup plus pourrait être tiré des pulsars dans les systèmes binaires. Einstein @ Home a également examiné les données relatives aux ondes gravitationnelles et aux pulsars radio.
MON COMMENTAIRE / Bravo pour cette collaboration scientifique gratuite de ME ASTRONOME PHILANTROPIC !!!
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3D graphene could be stronger than steel
Researchers at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) have
Le graphène 3D pourrait être plus résistant que l'acier
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont proposé une nouvelle structure de graphène 3D qui, si elle était réalisée, pourrait avoir 10 fois la résistance de l'acier doux avec seulement 4,6% de sa densité. L'équipe, dirigée par Markus Buehler, a utilisé des modèles de modélisation informatisée et des modèles en plastique 3D pour étudier la mécanique du matériau proposé et sa structure inhabituelle. Le graphène est une feuille 2D d'atomes de carbone disposée hexagonale- ment et est l'un des matériaux les plus connus. Toutefois, son utilisation pour créer de fortes structures en 3D reste un défi. Le groupe MIT a effectué des simulations informatiques à partir du niveau atomique pour concevoir le processus de synthèse, trouver la structure idéale et ensuite comprendre ses propriétés. Le résultat a été une structure de gyroïde poreuse 3D comprenant des feuilles de graphène comprimées et fondues. Pour aider à visualiser la structure inhabituelle, l'équipe a produit des modèles imprimés en 3D et effectué des tests de compression. Le travail est présenté dans Science Avances et l'équipe dit que si elle est menée à fond le graphène 3D pourrait avoir de nombreuses applications industrielles.
MON COMMENTAIRE / je demande à voir !!! Je visualise mal ce gyroide et suis allé consulter la publication originale je vous présente photo et légende
Fig. 4Different atomistic and 3D-printed models of gyroid geometry for mechanical tests.
(A) Simulation snapshots taken during the modeling of the atomic 3D graphene structure with gyroid geometry, representing key procedures including (i) generating the coordinate of uniformly distributed carbon atoms based on the fcc structure, (ii) generating a gyroid structure with a triangular lattice feature, and (iii) refinement of the modified geometry from a gyroid with a triangular lattice to one with a hexagonal lattice. (B) Five models of gyroid graphene with different length constants of L = 3, 5, 10, 15, and 20 nm from left to right. Scale bar, 2.5 nm. (C) 3D-printed samples of the gyroid structure of various L values and wall thicknesses. Scale bar, 2.5 cm. The tensile and compressive tests on the 3D-printed sample are shown in (D) and (E), respectively.
Mais pour moi l anglais « acier doux » ne précise pas son C % !
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Sonic tractor beam can be made for less than $90
Jan 13, 2017 2 comments
A single-sided sonic tractor beam
Un faisceau de traction sonore mono-face qui peut faire léviter des objets sans avoir besoin d'une électronique de déphasage complexe a été développé par des chercheurs au Royaume-Uni. Le dispositif utilise une lentille acoustique, qui peut être faite avec un ensemble de cellules imprimées 3D ou une surface façonnée pour créer les champs acoustiques requis. L'équipe dit que l'appareil peut être fabriqué pour moins de 90 $ avec des composants facilement disponibles et une imprimante 3D, et a publié des instructions et une vidéo YouTube expliquant comment.
En 2015, Bruce Drinkwater de l'Université de Bristol et ses collègues ont développé un faisceau tracteur à un seul côté qui utilisait les ondes sonores pour faire léviter, faire pivoter et déplacer des objets. L'appareil utilisait un ensemble de 64 haut-parleurs disponibles sur étagère, commandés par une électronique de déphasage complexe. La matrice a créé des champs 3D d 'hologrammes acoustiques - qui pourraient entourer et piéger des objets. En contrôlant la sortie des haut-parleurs, les hologrammes acoustiques pourraient être réglés pour tenir, faire tourner et déplacer des objets - de petites particules de polystyrène - en plein air.
Mais l'utilisation de réseaux à phases multiples pour contrôler plusieurs signaux électriques indépendants n'est pas simple, et ces faisceaux de tracteurs sont des dispositifs complexes et coûteux. Pour essayer de simplifier le faisceau tracteur, Drinkwater et ses collègues ont exploré si elles pouvaient créer des structures physiques qui pourraient produire les hologrammes acoustiques requis, au lieu d'électronique.
MON COMMENTAIRE
L’article m’a étonné : j ignorais que des champs acoustiques permettaient ce type de performance faire léviter des objets !!!
Alors on n aura plus besoin dorénavant , avec un tel dispositif , de cette personne un peu spéciale qui se bornait à dire « lève toi et marche » !
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A suivre
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