Les lasers peuvent sauver des arbres, mais aussi révéler les secrets des molécules

A quelques semaines d’intervalle, deux équipes de chercheurs britanniques ont mis en avant le rôle clef que peuvent jouer les lasers dans des domaines bien différents. L’Université d’East Anglia (UEA) va se doter d’un laser à impulsions ultra courtes pour étudier comment l’énergie est transférée de molécules en molécules, tandis que l’équipe du Dr Julian Allwood de l’Université de Cambridge a démontré que l’encre imprimée par toner peut s’enlever très facilement grâce à des lasers.

1. Le laser pour mieux comprendre les transferts énergétiquesau niveau moléculaire

Le département de chimie de l’UEA a reçu un financement de 466.000 M£ du Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), pour développer un nouveau laser à impulsions ultra courtes capable de générer de brèves mais très intenses pulsations de lumière, d’une durée de quelques femto-secondes (10-15 s, c’est-à-dire un millionième de milliardième de seconde), pour des longueurs d’onde allant de l’UV à l’infrarouge. Grâce à ces caractéristiques, les chimistes seront capables de mesurer comment l’énergie est transférée d’une molécule à une autre, ainsi que la façon dont les structures moléculaires utilisent la lumière solaire.

Ce laser utilisera la technique de la spectroscopie électronique 2D pour accéder aux plus rapides des réactions chimiques. Cette technique est très similaire à celle de la résonnance magnétique nucléaire (RMN) : les pulsations ultrarapides révèleront les couplages entre les états électroniques qui sont au coeur des réactions chimiques, tout comme la RMN utilise des pulsations radios pour mesurer des couplages entre spins nucléaires. Cela est rendu possible par des avancées significatives dans la technologie des lasers à longueur d’onde contrôlable, avec l’apparition récente des lasers saphir-titane. Les lasers à colorant utilisés jusqu’à maintenant sont difficiles à contrôler et à utiliser, limitant grandement le type d’expérimentations possibles.

A partir de l’étude et de la compréhension précise des transferts énergétiques au sein des systèmes artificiels ou naturels, comme les protéines, les chercheurs espèrent pouvoir développer de nouvelles nano-machines ou encore des panneaux solaires plus efficaces. Steve Meech, professeur de chimie à UEA précise : "grâce à cet équipement, nous serons capables de développer des expériences qui sondent avec des détails parfaits le lien entre l’efficacité des processus dirigés par la lumière dans des systèmes synthétiques et naturels, et l’architecture moléculaire sous-jacente".

L’EPSRC a également alloué 613.000 M£ pour couvrir les frais de fonctionnement, de personnel et développer des collaborations.

2. Et le laser pour effacer des impressions sur du papier

Le Low Carbon Materials Processing Group de l’Université de Cambridge a montré que des "désimprimantes" pourraient retirer l’impression faite par encre en poudre (ou toner) sur le papier pour revenir à une feuille qui peut être réutilisée.

Le Dr Julian Allwood, directeur de cette équipe, a testé cette méthode de retrait du toner imprimé en employant plusieurs variétés de lasers. Ces résultats montrent que l’impression toner peut être retirée efficacement sans causer de dommages importants au papier, autorisant son réemploi immédiat, c’est-à-dire sans passer par sa destruction puis son recyclage éventuel. Les scientifiques et ingénieurs ont été aidés par le Bavarian Laser Centre avec qui ils ont pu tester une dizaine de lasers différents, à pulsations ou continus, ainsi que diverses longueurs d’onde, de l’UV à l’infrarouge. Le papier utilisé était des plus standards (Canon) et imprimé sur un matériel HP Laserjet à toner noir, très commun dans les bureaux. Le papier à "désimprimer" a alors été exposé au laser, puis analysé au microscope électronique et soumis à des tests colorimétriques, chimiques et mécaniques.

Couplées à des imprimantes et photocopieurs et utilisant des lasers à basse-énergie, ces "désimprimantes" pourraient bien faire leur apparition dans les bureaux d’ici quelques années. Julian Allwood recherche désormais un partenaire pour construire un prototype.

Cette étude prédit que les émissions de gaz à effet de serre de l’industrie du recyclage du papier pourraient être divisées par deux grâce à la réutilisation du papier. Réduire la consommation de papier signifie également limiter l’exploitation des arbres pour produire du papier neuf, contribuant là encore à réduire les émissions de gaz à effet de serre, notamment en limitant la déforestation. En réutilisant le papier, quatre étapes du cycle du papier seraient en fait tout simplement supprimées : exploitation des forêts, transformation en pâte à papier, fabrication du papier et destruction finale soit par incinération soit par mise en décharge.


Sources :
- EPSRC, New laser can point the way to new energy harvesting,29/02/2012, http://redirectix.bulletins-electroniques.com/C4cMm
- Université de Cambridge, Use a laser, save a tree, 14/03/2012,http://www.cam.ac.uk/research/news/use-a-laser-save-a-tree/


Auteur : Olivier Gloaguen

publié le 06/06/2012

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