Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (UPR 8011)


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Fête de la science 2017

Portes ouvertes au CEMES

Plongez dans l’infiniment petit avec les physiciens et les chimistes du CEMES !
Electrons ou ions, photons ou rayons X, atomes ou molécules, ordinateurs ou éprouvettes… Il y en aura pour tous les goûts dans cette invitation à venir rencontrer les physicien(ne)s et les chimistes du CEMES.

Leur objectif ? Fabriquer, comprendre, modéliser et manipuler la matière à l’échelle atomique.

Et bien sûr, à chaque fois, possibilité de visiter la fameuse « Boule ».

  • Séances scolaires : Collèges (4e/ 3e) et lycées (2nde à Terminale)
    Lundi 9 octobre 9h30-12h ou 14h-16h30 - réservation obligatoire
  • Portes ouvertes grand public
    Samedi 7 octobre - 10h-12h et 14h-18h
    Sans réservation
Renseignements : Evelyne Prévots

Lieu : CEMES-CNRS, 29, rue Jeanne Marvig, 31400 Toulouse (métro Saouzelong)

 

Au programme :

Microscopie électronique en transmission, Microscopie électronique à balayage, Nanofabrication, Microscopie à force atomique, microscopie en champ proche : bienvenue dans le monde fascinant des atomes !

 

Conférence

"Du Carbone sinon Rien"
Marc Monthioux

Les grandes périodes de l’histoire humaine sont associées à la découverte de matériaux ayant engendré un saut technologique déterminant : l’âge de pierre, du bronze, du fer… et les historiens désigneront sans doute un jour notre époque comme l’âge du silicium, tant nous dépendons de l’électronique. Et pourtant, il existe un autre matériau, le carbone, qui est devenu indispensable à la technologie moderne jusque dans la vie de tous les jours, à un point que le public ne soupçonne pas : du spatial à l’électro-ménager, il est déjà nécessaire à tout, et il est également un des matériaux prometteurs des technologies futures. Du charbon aux nanotubes, l’exposé expliquera pourquoi nous vivons, bien que personne ne s’en rende compte, à un âge du carbone qui a débuté au 19ème siècle.

 

Ateliers

 

Le monde fascinant des quasi-cristaux
Frédéric Mompiou

Le 8 Octobre 1982, Dan Shechtman, chercheur israélien en visite à Washington, observe au microscope électronique un alliage métallique. Il est alors surpris par la vision d’un cliché de forme pentagonal : les quasi-cristaux viennent d’être découverts et ils vont révolutionner les concepts fondamentaux de la chimie…
Aujourd’hui encore, leur étude nourrit aussi bien la physique, la chimie que les mathématiques.
Vous souhaitez en connaître plus sur ces mystérieux objets ? Vous avez envie de plonger dans un espace à 6 dimensions où vous rencontrerez le nombre d’or et les pavages de Penrose ? Venez revivre l’expérience de Shechtman et observez vous-même des quasi-cristaux au microscope !

 

Déformation en direct d’un métal dans un microscope électronique
Marc Legros

Les métaux sont des matériaux en général cristallins dont la résistance à la déformation n’a été que partiellement comprise en 1950 avec les premières observations de défauts appelés dislocations. Ces défauts expliquent à la fois que les métaux sont plus mous que ce que prévoyait la théorie des cristaux parfaits et comment ils durcissent pendant leur déformation, une propriété utile pour absorber les chocs dans les automobiles mais qui complique le travail des forgerons. Cet atelier permettra de voir ces défauts de dimension atomique dans un microscope électronique à transmission (qui permet de voir à travers la matière) et de les faire bouger à l’aide d’une micro machine de déformation installée dans le microscope.

 

Le FIB, un scalpel à l’échelle du nanomètre
Gérard BenAssayag et Robin Cours

Observer, découper, déplacer, connecter à l’échelle de l’infiniment petit, voilà ce que l’on peut réaliser dans cette station de micro-fabrication appelée FIB (focused ion beam). Depuis une vingtaine d’années, l’utilisation de systèmes couplant un faisceau d’ions focalisés avec un microscope à balayage a explosé, notamment dans le domaine de la micro et nanoélectronique et principalement sur des semi-conducteurs, matériaux présents dans tous nos appareils électroniques contemporains.
Vous pourrez découvrir lors cet atelier les différents types d’usinages possibles grâce à ces microscopes, et les tester à l’échelle d’un sillon de vinyle ou d’un cheveu !

 

Comment utiliser les électrons pour regarder plus profondément la matière ? 
Le microscope électronique en transmission
Florent Houdellier

En utilisant les propriétés étranges des électrons prédites par la mécanique quantique (voir la vidéo), le microscope électronique peut être utilisé pour étudier les propriétés physiques des matériaux comme le magnétisme, l’électrostatique, les contraintes internes, … et ce à l’échelle de l’atome.
Je vous montrerai comment fonctionne une telle machine, et vous montrerai en direct les propriétés étranges des électrons prédites par la mécanique quantique. Nous en profiterons pour aller regarder des atomes d’or en gros plan.

 

De la nanotechnologie au Xème siècle ?
Les décors des porcelaines chinoises de la période Song dévoilent leur secret.
Philippe Sciau - Magali Brunet

Fragment de porcelaine chinoise de la période Song (Xème-XIIIème siècle)

Les décors des céramiques anciennes sont des exemples historiques de l’utilisation de la nanotechnologie dans le but d’obtenir des propriétés optiques uniques. Les mystères des décors de porcelaines chinoises (période Song) seront révélés lors de cet atelier : nous identifierons les nanocristaux contenus dans la glaçure de ces porcelaines en utilisant des techniques complémentaires : le microscope électronique à balayage (MEB), la diffraction des rayons X et la spectroscopie Raman. Il sera possible de comprendre la relation entre la couleur et la nature et la morphologie des nanocristaux, et au-delà, de tirer des informations sur les procédés de fabrication de ces porcelaines anciennes.

 

Changements d’état liquide-solide-gaz
Nicolas Combe

Dès le primaire ou le collège, les enfants apprennent que l’eau passe de l’état liquide à l’état gazeux (vapeur) à 100 degrés Celsius et de l’état solide (glace) à l’état liquide à 0 degrés. Pourtant, au sommet du Mont-Blanc, l’eau bout à environ 85 degrés ? Et l’eau s’évapore spontanément à température ambiante ?
Au cours de cet atelier, nous verrons à travers de petites expériences simples quelques éléments de physique permettant de décrire et de comprendre les changements d’état. Nous tenterons alors d’expliquer différentes applications ou phénomènes, allant de l’auto-cuiseur, l’évaporation, la sensation de froid en sortant de la piscine à des phénomènes plus compliqués comme la cavitation ou encore la surfusion.

 

Observer les atomes en les touchant : la microscopie à force atomique
Grégory Seine

Le microscope à force atomique (AFM) permet de visualiser la surface d’un échantillon en déplaçant une pointe fine au-dessus, tout comme la pulpe du doigt permet de sentir les aspérités d’une surface. Cette pointe, située à l’extrémité d’un ressort, est amenée au contact de la surface et la variation des forces mesurée lors du balayage permet de reconstruire la topographie de surface.
L’atelier AFM permettra aux visiteurs de comprendre ce principe d’observation à l’aide d’une maquette et un AFM du laboratoire sera mis en démonstration avec une acquisition d’image en direct.

 

La physique des gouttes
Thierry Ondarçuhu

Quoi de plus banal qu’une goutte de pluie tombant sur une vitre ou une feuille d’arbre ? Pourtant, comprendre, mais aussi contrôler, l’étalement de gouttes sur une surface reste un défi. En effet, alors qu’à grande échelle les liquides épousent la forme du récipient qui les contient, ils adoptent des formes très particulières lorsqu’ils sont sous forme de gouttes.

Nous présenterons des films et expériences révélant la physique fascinante des gouttes. Nous montrerons en particulier que les structures extraordinaires observées à la surface de certaines plantes ou animaux sont une source d’inspiration pour des applications technologiques prometteuses.

 

Microscopie électronique à balayage : voir le détail de la matière avec des électrons
Jean-Philippe Monchoux

Mouche photographiée au microscope électronique à balayage.

Le microscope électronique à balayage fonctionne à l’aide d’un faisceau d’électrons d’environ un millième de millimètre se déplaçant à la surface d’un échantillon, ce qui permet de voir des détails sur la surface de cet ordre de grandeur. Il est de ce fait très utilisé en biologie, ou pour étudier les matériaux. Grâce aux grossissements très importants qu’il permet d’atteindre, le microscope électronique donne une vision riche d’informations pour le scientifique, et spectaculaire pour le grand public !

 

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