A travers les siècles, l'homme a toujours cherché à observer le monde de l'infiniment petit qui l'entoure, le monde invisible à l'oeil nu. Pour cela, il invente la loupe (XVe siècle), puis le microscope optique (XVIIe siècle) pour observer des cellules sanguines ou des bactéries ..., mais il semble impossible d'observer les éléments ultimes dont est faite la matière : les atomes. Il faut attendre la découverte de la mécanique ondulatoire de Louis de Broglie(1923) pour que l'espoir renaisse. Les particules qui constituent la matière peuvent se comporter comme des ondes de longueur d'onde très petite : 0,1 nm (10-10 mètre), c'est-à-dire de la taille d'un atome. De cette dualité onde-corpuscule va naître le microscope électronique en 1933 (E.Ruska) - où l'éclairage par une source lumineuse utilisé dans le microscope optique est remplacé par une source d'électrons. L'observation d'atomes reste encore indirecte et s'appuie sur des phénomènes de diffraction. Les applications de la microscopie électronique sont nombreuses et le développement instrumental est aujourd'hui très sophistiqué que ce soit au niveau des appareillages ou au niveau du traitement informatique des données. Les domaines explorés sont très divers,la biologie moléculaire et cellulaire ,la cristallographie, la métallurgie, et les sciences des matériaux.La résolution des microscopes électroniques permet d'atteindre l'échelle atomique mais il faut noter un point fondamental,on n'observe pas le relief des surfaces observées mais une vue projetée.Les ondes associées aux électrons qui permettent l'obtention d'images sont des ondes progressives et l'on se trouve dans le cadre du champ lointoin.Cet inconvénient est entièrement levée dans le cas des microscopies en champ proche. En 1982, un nouveau type de microscope - le microscope à effet tunnel, est inventé par Gerd Binnig et Heinrich Rohrer, ouvrant un champ très vaste d'investigations scientifiques et des nouveaux horizons technologiques. Cette nouvelle technique utilisant une pointe très fine terminée par un atome permet l'observation directe et aisée d'atomes et de structures atomiques de surfaces conductrices dans une large variété d'environnements (air, eau, huile, vide). Depuis l'invention du microscope tunnel, d'autres microscopies à sonde locale ont été développées, et notamment le microscope à effet de force atomique (1986) qui permet d'imager non seulement des surfaces conductrices mais aussi des surfaces isolantes.Enfin une autre microscopie en champ proche optique donne des images pour lesquelles les critères de Rayleigh. En plus, les progrès les plus récents ont montré la possibilité de manipuler les atomes à l'aide de ces microscopes - ainsi les premières structures artificielles à l'échelle atomique ont été élaborées.Toutes ces techniques d'observation et d'élaboration de nanostructures ont données naissance à une nouvelle physique,la nanophysique et aussi à de nouvelles nanotechnologies qui préfigure l'aube d'une révolution "nano" industrielle. Au cours de cette exposé nous présenterons les différents types de microscopes électroniques et les résultats les plus spectaculaires obtenus dans le domaine des sciences puis les trois familles de microscopies en champ proche et les applications surlesquelles elles débouchent naturellement.
Mot(s) clés libre(s) : effet tunnel, infiniment petit, longueur d'onde, microscope électronique, microscopie à force atomique, microscopie en champ proche, résolution d'image, sonde électronique, spectroscopie

Une conférence de Christophe Jouvet, chercheur au CNRS et directeur du Centre Laser de l'Université Paris Sud 11, présentée dans le cadre de "Physique au Printemps" 2010. En s'appuyant sur de nombreux exemples, Christophe Jouvet explique comment les lasers sont utilisés actuellement en chimie moléculaire. Il présente plus particulièrement la spectroscopie à haute résolution et la femtochimie utilisant des lasers pulsés.
Mot(s) clés libre(s) : laser, laser pulsé, spectroscopie, spectre, molécule, femtochimie, chimie moléculaire, fluorescence

Cette applet permet de visualiser la carte du Redshift d'un disque d'accretion géométriquement fin et optiquement épais en rotation képlérienne autour d'un trou noir de Schwarzschild ainsi que le spectre associé en suposant l'émission monochromatique.
Mot(s) clés libre(s) : trou noir, spectroscopie

Cette applet permet de visualiser la carte du Redshift d'un disque d'accretion géométriquement fin et optiquement épais en rotation képlérienne autour d'un trou noir de Schwarzschild ainsi que le spectre associé en suposant une émission en corps noir pour chaque point du disque. L'objectif est donc de présenter une vision plus proche de la réalité que l'émission monochromatique réalisée dans les applets précédentes.
Mot(s) clés libre(s) : trou noir, corps noir, spectroscopie

Avide d’explorer l’univers tout entier, toute jeune diplômée d’un doctorat en astrophysique, Sarah Fechtenbaum s’est intéressée pendant sa thèse aux étoiles massives, ces géantes des galaxies dont la masse est au moins 8 fois supérieure à celle de notre soleil. On sait comment elles meurent, dans cette gigantesque explosion qu’est la supernova. Mais comment naissent-elles ? Sarah Fechtenbaum a posé la question à la proto-étoile N63 dans la constellation du Cygne et présente ici comment elle l’a interrogée, en utilisant des radiotélescopes, des interféromètres et en analysant par spectroscopie la lumière émise par les molécules de N63 pour pouvoir les identifier. Elle y a notamment découvert l’ion CF+ mais aussi des molécules plus complexes, considérées comme pré-biotiques comme le formamide et la méthylamine. Sarah Fechtenbaum est Docteure en Astrophysique et développe ses recherches dans l'équipe Formation Stellaire du Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux Site du LAB Ce document a été réalisé dans la cadre de « Physique des objets du quotidien », un MOOC coordonné par Ulysse Delabre, Maître de Conférences en physique à l'Université de Bordeaux, et développé par la Mission d’Appui à la Pédagogie et à l’Innovation (MAPI) de l'Université de Bordeaux
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, spectroscopie, formation stellaire

Une conférence de Lyndon Emsley, chercheur au Centre de RMN à Très Hauts Champs, Université de Lyon, présentée dans le cadre de la journée académique enseignement-recherche sur les "Milieux extrêmes", à Lyon.
Mot(s) clés libre(s) : RMN, Résonance magnétique nucléaire, spin, précession, champ magnétique, effet Zeeman, spectroscopie, spectroscopie de radiofréquence, réponse impulsionelle, spectre RMN, imagerie par résonance magnétique, IRM, imagerie médicale

Lien vers un article du site CultureSciences-Chimie. L'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) a été développée à partir de 1973. Elle est rapidement devenue la méthode de choix dans plusieurs domaines médicaux, en particulier ceux en relation avec le cerveau (étude des maladies neurologiques, visualisation du cerveau en activité...). L'IRM est adaptée d'une des principales techniques d'analyse utilisée en chimie, la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN.) Cet article expose le principe physique commun aux deux méthodes.
Mot(s) clés libre(s) : imagerie médicale, imagerie par résonance magnétique, IRM, cerveau, RMN, Résonance magnétique nucléaire, spin, précession, champ magnétique, spectroscopie, réponse impulsionelle, spectre RMN

Le Phénomène de Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) découvert en 1946 est relatif aux propriétés magnétiques des noyaux des atomes. En médecine, il a donné naissance à l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) qui constitue une des avancées les plus importantes de l'histoire de la médecine. L'IRM permet d'obtenir des images anatomiques du corps humain avec une finesse inégalée, sans avoir recours à des radiations ionisantes ou à l'injection de traceurs radioactifs. L'examen par IRM est indolore et peut être répété sans danger. La Spectrométrie de Résonance Magnétique (SRM) est une autre application du phénomène de résonance magnétique dans l'exploration du corps humain. La SRM qui connaît à présent un développement très rapide, analyse et visualise les réactions chimiques qui se produisent dans les tissus et les organes sans avoir à faire de prélèvements (biopsies). On obtient par SRM des images métaboliques du cerveau et de certains autres organes dont les anomalies éventuelles permettent de diagnostiquer de façon très précoce de nombreuses maladies et de quantifier l'effet des médicaments. Une application en plein développement concerne l'angiographie par résonance magnétique (ARM) qui permet la visualisation des vaisseaux de façon non invasive. Enfin, le fonctionnement du cerveau lorsqu'il gère des tâches motrices ou sensorielles peut être suivi par les nouvelles techniques de l'IRM fonctionnelle qui sont basées sur les variations du débit et de l'oxygénation du sang dans le tissu cérébral. Ces différentes modalités de l'Imagerie Médicale par Résonance Magnétique seront illustrées dans leurs applications à l'exploration du cerveau de l'homme.
Mot(s) clés libre(s) : angiographie, imagerie médicale, imagerie par résonance magnétique, IRM, rayon X, résonance magnétique nucléaire, RMN, spectroscopie, SRM

Au début du siècle, la caractérisation des molécules consistait essentiellement en tests chimiques donnant naissance à des précipités, des couleurs, voire des odeurs. Ces techniques ont été supplantées par des méthodes physiques, dans lesquelles les molécules, soumises à certaines stimulations fournissent, sous forme de diagramme, une réponse ou spectre. Plusieurs méthodes spectroscopiques étudient l'interaction avec la matière des ondes électromagnétiques dans divers domaines de longueur d'onde. Le domaine de l'infrarouge (IR) permet de reconnaître la présence de certaines liaisons ou groupements d'atomes et fournit une " empreinte digitale " caractéristique. Dans le domaine des ondes radio, la résonance magnétique nucléaire (RMN) s'applique en premier lieu au carbone et à l'hydrogène mais également à de nombreux autres éléments. Cette méthode a connu depuis 1960 d'extraordinaires développements. L'un des plus récents, la RMN à deux dimensions, met en évidence des connexions entre atomes d'où une véritable cartographie moléculaire. Dans le domaine de la lumière visible ou ultaviolette, les renseignements obtenus sont d'une moindre richesse, mais cette spectroscopie, avec d'ailleurs l'IR, permet l'étude de molécules hors de notre atteinte comme celles des atmosphères planétaires ou de l'espace interstellaire. Enfin la spectrométrie de masse (SM) étudie les fragmentations des molécules sous l'effet, par exemple, d'un bombardement d'électrons. Des masses de ces fragments on peut déduire leur formule chimique qui permet de reconstituer la molécule originelle. Par ailleurs, ces spectres fournissent une signature qui, traitée numériquement, permet une identification automatique si la molécule a déjà été répertoriée dans une bibliothèque. Cette technique, couplée avec une méthode de séparation telle que la chromatographie en phase gazeuse est d'une puissance inégalée pour l'analyse de mélanges complexes.
Mot(s) clés libre(s) : chimie moléculaire, chromatographie, conformation, infra-rouge, IRM, micro-onde, modélisation, molécule, résonance magnétique nucléaire, spectrométrie de masse, spectroscopie, ultra-violet

La diffraction par un réseau appliqué à la spectroscopie : cet exercice illustre le fonctionnement d'un réseau de diffraction blazé, dont les propriétés changent suivant le nombre de traits dont il est composé, l'orientation de ces traits, l'angle d'incidence de la lumière sur celui-ci et l'angle d'observation. Ainsi, suivant la configuration du spectromètre dans lequel celui-ci est utilisé, chaque paramètre va jouer sur la résolution et sur le spectre observé en sortie. Cet exercice permet d'étendre les possibilités d'expériences par rapport aux travaux pratiques dans lesquels les paramètres de nombre et d'orientation des traits sont impossibles à modifier par construction. En particulier, il est possible de choisir la source de lumière utilisée éclairant le réseau et le résultat est représenté sous forme d'une courbe et en couleur.
Mot(s) clés libre(s) : diffraction blazé, réseau de diffraction, ordre de diffraction, spectroscopie, spectromètre, spectre d'émission