Articles du JPCE

Retrouvez tous les articles du Journal de Physique et de Chimie des étudiants de l'ENS de Lyon.

janvier 2022

Numéro 5

Etude théorique des cofacteurs rédox des cytochromes bd

Côme Cattin

Les cytochromes bd sont des protéines impliquées dans le mécanisme de respiration cellulaire de nombreuses bactéries en environnement pauvre en dioxygène. Leur fonctionnement repose sur des transferts électroniques impliquant trois hèmes. L'étude des cofacteurs rédox des hèmes permet de mieux appréhender leurs propriétés et ainsi la fonction des cytochromes bd. Une approche à l'aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) a été utilisée au cours de ce stage de L3 au sein de l'équipe ThéoSim du laboratoire de l'ICP de l'Université Paris-Saclay. Dans une première partie, nous nous sommes attachés à déterminer les paramètres de calcul nécessaire à la méthode de la DFT (fonctionnelles, base, base auxiliaire...). Puis l'analyse de la stabilité des états de spin de chaque hème nous a conduit à l'optimisation de leur géométrie dans leur état fondamental. Enfin les propriétés rédox des hèmes en phase gazeuse ont été calculées puis examinées au regard des données expérimentales existantes. 

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Numéro 5

L'iode : 210 ans de recherche au service de la société

Antoine Brunel, Côme Cattin, Camille Chartier

Découvert par hasard au début du XIXe siècle, l'iode a rapidement fait l'objet de nombreuses recherches et applications qui n'ont cessé de croître au fil des années. Différent des autres halogènes, il se démarque par ses propriétés rédox, sa faible électronégativité, sa grande polarisabilité et son hypervalence. L'iode est présent au quotidien dans le sel de table, dans des colorants alimentaires et dans les lampes à halogènes. Il joue un rôle clé en tant que catalyseur dans la production industrielle d'acide acétique. Il est aussi largement utilisé en chimie des solutions grâce à ses propriétés rédox qui font de lui une espèce oxydoréductrice de choix. En synthèse organique, l'iodation des composés organiques présente un fort intérêt et les composés à base d'iode hypervalent sont utilisés pour leur propriété oxydante. En plus de ses propriétés antiseptiques et de son utilisation en radioprotection et en imagerie médicale, l'iode est un oligo-élément régulant les systèmes hormonaux. Les carences en iode restent un problème majeur de santé publique aujourd'hui. 

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Numéro 5

Nanomatériaux pour les batteries

Coline Boulanger

Les batteries sont une technologie bien connue pour stocker de l’énergie. Mais si les premières batteries ont été mises au point à la fin du 19e siècle, des problèmes techniques majeurs ont ralenti leur développement pendant des décennies. Aujourd’hui, les batteries sont de plus en plus considérées comme une solution pour le stockage de l’énergie produite de façon renouvelable, mais leurs performances doivent encore être améliorées. Dans cet article, l’utilisation de nanomatériaux dans les batteries est exploré et les avantages ainsi que les limites actuelles de ces matériaux sont exposés.

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Numéro 5

Introduction à la physicochimie des plasmas

Pierre Dedieu

Le plasma est un milieu méconnu qui possède pourtant de nombreuses applications. Couramment considéré comme la quatrième état de la matière, un plasma est généré en ionisant un gaz. Ce milieu est loin d'être artificiel puisqu'on estime que 99% de la matière de l'univers se trouve dans cet état. Plus proche de nous, des phénomènes comme les éclairs, les aurores boréales, les néons ou les écrans de télévision mettent en jeu des plasmas. Cet article a pour objectif de familiariser le lecteur avec les notions de base de physicochimie des plasmas. Dans un premier temps, nous introduirons le vocabulaire nécessaire et nous examinerons les différents types de plasma ainsi que quelques systèmes expérimentaux permettant de les générer. Ensuite, nous nous intéresserons à la formation d'un plasma à partir d'un gaz et nous examinerons en particulier les caractéristiques de la géométrie à double barrière diélectrique (DBD). Enfin, nous détaillerons les différentes réactions chimiques qui se produisent dans un plasma en prenant pour exemple le cas d'une décharge plasma dans l'air. 

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Numéro 5

Des vitraux phosphorescents - Synthèse d'aluminates de strontium phosphorescents

Lise Boutenègre, Simon Baillet

Il est impossible d'admirer une église sans en admirer ses vitraux qui en sont, la plupart du temps, une pièce maîtresse. Il est cependant dommage de ne pouvoir les admirer même la nuit. Cette problématique a été abordée lors d'un projet commun à diverses écoles de chimie, le "Tournoi Français de Chimie". Nous exposons dans cet article notre réponse apportée à ce sujet de création de vitraux pouvant rester illuminés de manière autonome la nuit dans le cadre de l'édition 2021 de ce tournoi. 

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Numéro 5

L'expérience CMS au LHC

Théo Moret

L'objectif de cet article est de présenter la reconstruction et l'étude des particules à l'aide du détecteur Compact Muon Solenoid (CMS) installé au Large Hadron Collider (LHC) du CERN (laboratoire de l'organisation européenne pour la recherche nucléaire), près de Genève. Le LHC est un accélérateur de particules utilisé pour générer des collisions à haute énergie entre différentes entités. Nous aborderons d'abord de façon générale son histoire et son fonctionnement, pour nous concentrer par la suite sur le détecteur CMS. Les différents sous-détecteurs le composant seront présentés ainsi que la méthode de "reconstruction" de particules traversant CMS. Enfin, nous nous pencherons sur l'étude des particules non observables directement par le détecteur avec l'exemple du boson de Higgs. En effet, les particules issues des collisions ne sont pas toutes stables, certaines se désintègrent avant d'entrer dans les parties sensibles du détecteur. Ce sont alors leurs produits de désintégration qui sont observés. L'enjeu est donc de relier les propriétés des particules mesurées à celles qui ne le sont pas, ce que nous illustrerons à partir d'une étude de la collaboration CMS : A measurement of the Higgs boson mass in the diphoton decay channel. 

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mai 2021

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Numéro 4

Apologie d'un poison : l'Arsenic, propriétés et applications

L. Boutenègre, L. Marpaux, R. Rullan

L'arsenic est un élément rare présent à l'état de traces sur notre planète Terre. Il n'en est pas moins connu grâce à des propriétés surprenantes. Celles-ci l'ont amené à apparaître très tôt parmi les premiers éléments du panthéon de l'alchimie et puis celui de la chimie au même titre que  l'or et le soufre par exemple, que l'on retrouve dans la classification de Lavoisier. Notre imaginaire le place plutôt comme réservé à de funestes utilisations de par son statut de "roi des poisons et poisons des rois". Son histoire est également liée à celle de l'or d'une façon qui semble fortuite mais notre connaissance de cet élément a grandement évolué. On sait maintenant qu'il se retrouve au centre du mécanisme énergétique de certaines plantes. Il a été utilisé par l'homme comme tonique musculaire, ou comme médicament contre certains types de leucémies et a fait son entrée dans la technologie de pointe comme semi-conducteur. Ses propriétés principales sont abordées ici dans la géosphère et dans la biosphère en relation autant que possible avec ses propriétés chimiques et structurelles.

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Numéro 4

L'Azote

D. Clauss, H. Pierre, J. Grisillon

L'azote est un élément central dans les études biogéochimiques, climatiques et écologiques. Il existe à l'état naturel dans la matière organique, dans les protéines et l'ADN notamment, ainsi que sous forme inorganique dans l'atmosphère et dans les sols sous formes ionique et gazeuse. Parmi les molécules azotés inorganiques, NO et NO2, regroupées sous le nom de "NOx", sont des composés présents dans l'atmosphère et liés aux activités humaines, aujourd'hui surveillés du fait de leur toxicité. Les interactions entre les réservoirs d'azote sont représentées par le cycle de l'azote, qui est aujourd'hui perturbé par les activités humaines. Des recherches sont activement menées pour réduire la production de NOx et les impacts de l'Homme sur le cycle de l'azote.

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Numéro 4

État de l'art sur le bore

G. Balavoine, L. Marsh et D. Truong Canh

Le bore est un élément souvent méconnu du grand public, ce qui est assez étonnant au regard de la pluralité de ses utilisations, aussi bien dans certains domaines spécialisés de la chimie que dans la vie de tous les jours. Le bore présente une radiochimie particulière : il est l'un des absorbeurs de neutrons les plus efficaces, propriété actuellement exploitée par l'industrie nucléaire. Le bore peut former des liaisons atypiques, appelées liaisons "banane", permettant aux chimistes inorganiciens de créer des molécules dont les structures n'ont pour limite que leur imagination. Avec l'aide des chimistes organiciens, ils pourraient développer des structures borées capables d'entrer dans des cellules cancéreuses et d'y absorber des neutrons, générant une énergie suffisante pour faire mourir lesdites cellules. En plus d'être une piste pour les thérapies contre le cancer, la chimie du bore fait émerger des matériaux dont les propriétés sont modulables à souhait.

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Numéro 4

Le Gallium

S. Baillet, P. Josso, A. Peyronnet

Le gallium est un métal qui fond dans la main, en raison de sa temperature de fusion anormalement basse pour un métal. Ses propriétés donnent lieu à de nombreuses applications, notamment dans les alliages (comme l'arséniure de gallium et le galinstan), en chimie organique (en tant qu'acide de Lewis et en catalyse), et dans le domaine du biomédical (en exploitant la ressemblance de ses propriétés avec certaines caractéristiques du fer).

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