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Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Image 1 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

EPSRC : source de photos hallucinantes

Chaque année, l’EPSRC (Engineering and physical Sciences Research Council), principal organisme de financement de la recherche en ingénierie et en sciences physiques du Royaume-Uni, organise un concours des meilleures photos de sciences. Les participants sont classés dans cinq catégories – « Eureka ! et découvertes », « Étrange et merveilleux », « Innovations », « Individus et Compétences » et « Équipements et installations » – et comme chaque année également, un gagnant toutes catégories confondues est célébré. Voici les 15 lauréats de l’édition 2018.   

Image 2 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Atome dans un piège à ions

Catégorie :Équipements et installations (1er)

Cette photographie est la grande gagnante du concours en ayant été désignée première de la catégorie Équipements et installations et première toutes catégories confondues. On y distingue, au centre, un petit point lumineux qui est un atome de strontium chargé positivement. Immobilisé par les champs électriques diffusés par les électrodes métalliques qui l’entourent (la distance entre les aiguilles est d’environ deux millimètres) il est éclairé par un laser bleu-violet qui lui permet d’absorber et de réémettre les particules de lumière suffisamment rapidement pour qu’un simple appareil photo puisse les capturer avec une longue exposition. La photo a été prise à travers la fenêtre de la chambre à ultravide qui abrite le dispositif. Les ions refroidis par laser fournissent une plate-forme parfaite pour explorer et exploiter les propriétés de la physique quantique. Ils peuvent être utilisés pour construire des horloges très précises ou, comme dans cette expérience, en tant que blocs de construction pour les futurs ordinateurs quantiques.

Crédit : David Nadlinger – Université d’Oxford

Image 3 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Un drone aquatique à Fukushima

Catégorie : Équipements et installations (2nd)

La seconde place du podium dans la catégorie Équipements et installations a été attribuée à cette photographie montrant une simulation de recherche de déchets de combustible de Fukushima à l’aide du drone aquatique (ROV) AVEXIS. L’image a été prise au Naraha Remote Technology Development Centerde l’Agence japonaise de l’énergie atomique (JAEA), près de Fukushima. Le projet de recherche étudie la manière de localiser et d’identifier les déchets de combustible dans le réservoir de confinement primaire de la centrale nucléaire à l’aide d’une combinaison de charges utiles de détection des rayonnements et d’un sonar acoustique monté sur le ROV. Les essais effectués à Naraha ont permis de tester les capacités du sonar acoustique. L’AVEXIS est localisé à l’aide d’un système de vision externe qui détecte les LED rouge et vert sur le véhicule. La combinaison de ces deux éléments avec les balayages par sonar 2D permet de générer une carte 3D du bassin à partir de laquelle les débris simulés peuvent être localisés.

Credit : Dr Simon Watson – Université de Manchester

Image 4 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

La machine à galettes

Catégorie : Équipements et installations (3e)

Cette machine d’épitaxie par jet moléculaire (MBE) crée des wafers (galettes ou plaques de semi-conducteur) sur mesure en déposant des couches minces de cristaux sur le substrat. Pour cela, on utilise des éléments purs comme le gallium et l’arsenic en combinaison avec une pompe turbomoléculaire afin de maintenir l’enceinte sous vide poussé. La machine MBE crée des wafers de très bonne qualité, car elle permet un bon contrôle de l’épaisseur, des connexions très précises et une diffusion de dopants négligeable. Les wafers sont la base utilisée en électronique pour la fabrication des circuits intégrés, qui étaient traditionnellement fabriqués en silicium.

Crédit : Claudia Gonzalez Burguete – University College London

Image 5 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Éclatement de bulle (de savon)

Catégorie : Eureka ! et Découvertes (1er)

La première place de la catégorie Eurêka et Découvertes a été attribuée à cette photographie montrant les motifs créés par des fluides sur une bulle de savon dans un évier de cuisine. Les deux parties de l’image montrent deux phénomènes physiques très différents, étudiés dans la recherche sur la formation et le comportement des mousses dans les lubrifiants et les produits comme les boissons. Le côté droit montre le comportement traditionnel de l’écoulement gravitationnel des fluides, où les couleurs indiquent l’épaisseur de la bulle. Le côté gauche, avec les trous, montre un type d’instabilité quasi élastique qui se produit à une échelle inférieure au micron. L’image globale montre la lente route vers la rupture de la bulle où la région des trous finit par se fondre dans un film noir de Newton et jouit d’une brève période de stabilité avant de céder aux forces moléculaires qui provoquent l’éclatement de la bulle. Ce cliché a été réalisé avec un matériel peu commun dans le monde scientifique, à savoir deux boîtes à biscuits, une plaque de four, des morceaux d’une bouteille d’eau, un papier transparent, du liquide vaisselle, une lampe baladeuse de chantier et un appareil photo reflex numérique Nikon D500 avec un objectif macro VR 105mm.

Crédit : Li Shen. Imperial College London

Image 6 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Des micros bols contre le cancer

Catégorie : Eurêka ! et Découvertes (2nd)

Des microparticules en forme de bol, comme celle représentée sur l’image, pourraient occuper le premier plan dans la lutte contre certains cancers. Contrairement aux organes sains, de nombreuses tumeurs ne disposent plus d’un vaste réseau de vaisseaux sanguins. Il est donc difficile pour les médicaments antitumoraux d’atteindre les régions plus profondes de la tumeur, ce qui limite leur efficacité. Si des particules en forme de bol sont injectées en même temps que le médicament et que des ultrasons sont appliqués, le médicament pourrait pénétrer plus profondément dans la tumeur. Le gaz pourrait être « piégé » dans la cavité de la particule et l’ultrason faire osciller la bulle de gaz piégée. Le liquide environnant est alors rapidement déplacé par les oscillations et introduit dans la tumeur, transportant le médicament avec lui. Image obtenue à l’aide avec un microscope électronique à balayage à émission de champ compact Zeiss Merlin le 6 septembre 2017 à la Dunn School of Pathologyd’Oxford.

Crédit : Tayo Sanders II – Université d’Oxford

Image 7 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Une jonction neuromusculaire in vitro

Catégorie : Eureka ! etDécouvertes (3e)

Cette image qui a obtenu la troisième place de sa catégorie montre un modèle de formation de jonction neuromusculaire sur tissu 3D in vitro. Pour comprendre comment les troubles neurodégénératifs tels que la sclérose latérale amyotrophique (SLA ou maladie de Charcot), la maladie de Parkinson ou la maladie d’Alzheimer évoluent chez l’humain, il est nécessaire de créer des modèles biologiquement précis de l’interface nerf-muscle afin de tester les modalités de traitement de la maladie. Traditionnellement, ces essais sont effectués à l’aide d’animaux, qui non seulement sont discutables sur le plan éthique, mais qui ne représentent pas fidèlement la physiologie de l’être humain. Cette recherche porte sur la mise au point d’un modèle in vitro de formation de jonction neuromusculaire (JMN) qui vise à remplacer l’utilisation traditionnelle des modèles animaux. L’image montre une coupe transversale d’un modèle de tissu 3D d’un NMJ, une synapse chimique formée entre un neurone et une fibre musculaire. Les structures allongées tachées de rouge sont des cellules musculaires alignées alors que les structures vertes sont des neurones qui s’étendent vers le muscle pour tenter de former une jonction neuromusculaire. Pris au Queens Medical Centre de Nottingham à l’aide d’un microscope Zeiss LSM880.

Credit : Dr Andrew Capel – Loughborough University

Image 8 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

La micro bulle livreuse de médicament

Catégorie : Innovations (1er)

Similaires à celle que l’on peut voir sur cette image, des microbulles composées d’un noyau de gaz et d’une enveloppe biocompatible sont actuellement utilisées pour améliorer le contraste des images échographiques. Elles sont également étudiées pour des applications thérapeutiques et notamment pour améliorer l’administration de médicaments en ciblant les tumeurs. Cette image au microscope électronique montre une bulle de la taille d’un micron recouverte de liposomes contenant le médicament. Ce système permet le transport et la libération contrôlée des produits thérapeutiques.

Crédit : Estelle Beguin – Université d’Oxford

Image 9 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Dépistage à haut débit

Catégorie : Innovations (2nd place)

Le criblage à haut débit est utilisé pour le dépistage des centaines de polymères afin d’étudier leurs propriétés matérielles et la manière dont celles-ci peuvent influencer la capacité des cellules souches mésenchymateuses humaines à se transformer en cellules osseuses. La capacité des cellules à se fixer aux matériaux est une étape essentielle vers la découverte de nouveaux biomatériaux pour la croissance des cellules souches. Les cellules montrent différentes morphologies sur différentes surfaces de polymère – un indicateur de leurs différentes biocompatibilités.

Credit : Dr Mahetab Amer – Université de Nottingham

Image 10 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Des treillis d’aluminium, légers et très résistants

Catégorie : Innovation (3e)

Sur cette image qui a terminé le concours sur la troisième place du podium, on peut parfaitement distinguer un ensemble de structures en treillis obtenues par fusion sélective au laser, une méthode de fabrication proche de la fabrication additiveet de l’impression 3D. Ces assemblages en aluminium ont une résistance et une rigidité exceptionnelles, ce qui permet de réduire considérablement le poids des composants. Le poids est un facteur critique dans les industries aérospatiale et automobile, car il est directement lié au rendement énergétique des véhicules et à l’impact environnemental produits par leurs déplacements. En utilisant les capacités de la fabrication additive, le poids des composants peut être minimisé sans conséquence sur la résistance ou les performances de matériaux.

Crédit : Sam Catchpole-Smith. Université de Nottingham

Image 11 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

« Spiderman » en balade dans Édimbourg

Catégorie : Individus et Compétences (1er)

Cette photo a été prise dans le cadre d’une étude pilote pour le projet Mobility, Mood and Place (MMP) financé par l’EPSRC. On y voit un volontaire – affectueusement surnommé « Spiderman » en raison de son couvre-chef – portant un casque EEG alors qu’il marche le long du pont George IV à Édimbourg. Rarement utilisé en plein air avant ce projet, l’EEG (Électroencéphalographie) est un moyen d’enregistrer l’activité cérébrale. Après le succès du projet pilote, les chercheurs de MMP ont utilisé l’EEG pour mesurer les réponses neuronales de 95 personnes âgées de plus de 65 ans dans différents environnements urbains. Le projet MMP a permis de découvrir que les personnes âgées qui se déplacent dans différents types d’environnements urbains montrent des changements dans leur réaction émotionnelle en fonction des lieux. Les espaces verts, par exemple, semblent être « réparateurs » en offrant un répit à l’activité cérébrale contrairement aux zones urbaines très actives, comme celle-ci, qui nécessitent une plus grande attention.

Crédit : Richard Coyne. Université d’Édimbourg

Image 12 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Des légumes irrigués intelligemment

Catégorie : Individus et Compétences » (2nd)

Cette photographie, arrivée seconde dans la catégorie Personnes et compétences, montre un agriculteur tenant dans chacune de ses mains deux récoltes différentes de Gombo (Lady finger) cultivées pendant la même durée.  À gauche, les plus gros fruits proviennent d’une culture irriguée automatiquement et ceux de droite résultent d’une parcelle irriguée manuellement. Le système automatique intelligent combine les prévisions météorologiques localisées et le savoir-faire et les connaissances du cultivateur concernant les besoins d’irrigation et les propriétés du sol, permettant d’adopter une approche de micro-irrigation « au bon moment et au bon volume« . Le test a permis d’augmenter le rendement des cultures de 100 %, de réduire le temps de main-d’œuvre et les besoins en compost, mais aussi de réduire les consommations d’eau et d’énergie de 82 %. Des conséquences qui permettent d’optimiser et de réduire la consommation d’électricité, d’accroître la stabilité du réseau d’énergie et, enfin, d’augmenter les revenus des agriculteurs.

Crédit : Lucy Bryden. Université Heriot-Watt

Image 13 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Un robot se prend en selfie

Catégorie : Individus et Compétences (3e)

Sur cette photo, on peut voir un manipulateur tactile à sept degrés de liberté, de conception nouvelle, qui prend un selfie. La main intègre 6 capteurs tactiles de type TacTip. Cette image très simple montre l’un des nombreux objets que le manipulateur est capable de tenir. Elle a été prise à l’écart du manipulateur, de sorte que le bras du robot, le bâton et le téléphone peuvent être vus. Les recherches entreprises par le groupe de robotique tactile du laboratoire de robotique de l’Université de Bristol, où le TacTip a été conçu, se concentrent sur la perception des surfaces à l’aide de capteurs tactiles.

Crédit : Luke Cramphorn – Université de Bristol

Image 14 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Topographie d’une aile de papillon

Catégorie : Étrange et merveilleux (1er)

Les ailes, en apparence, délicates du papillon sont recouvertes de structures micrométriques qui retiennent les rayons du soleil et génère parfois une palette de couleurs éblouissantes. Cette image révèle certaines de ces structures à l’échelle nanométrique. Elle a été prise à l’aide d’un microscope à force atomique qui permet de scanner une surface localement afin d’en détecter les différences de hauteur (la « topographie »). On y distingue des crêtes de 1 micron de hauteur, reliées par une série de traverses qui retiennent la lumière incidente, produisant une couleur dont la brillance est permanente.

Crédit : Bernice Akpinar. Imperial College London.

Image 15 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Art placentaire

Catégorie : Étrange et merveilleux (2nd)

Les placentas sont extrêmement divers dans leurs formes et leurs apparences et chacun de ceux qui ont été utilisés pour ce montage ont accompagné avec succès l’apparition d’une nouvelle vie. Les images montrent des segments d’arbres vasculaires chorioniques obtenus à partir de photographies haute résolution. La recherche examine la relation entre ces structures arborescentes et le bon fonctionnement du placenta. La palette de couleurs simples utilisée reflète la manière dont une certaine diversité peut surgir et avoir un rôle fondamental dans la création de la vie.

Credit : Rosalind Aughwane – University College London

Image 1 : Etranges et fascinantes, voici les 15 meilleures photos de science de l’année

Briques de boue

Catégorie : Étrange et merveilleux (3e)

Parce que le sol est abondant, il a un potentiel en tant que matériau de construction pour aider à accompagner d’une manière durable les besoins croissants de la population mondiale. Il pourrait remplacer les blocs de béton qui sont utilisés pour la plupart des nouveaux logements construits actuellement dans le monde. Mais pour exploiter tout son potentiel, il est nécessaire de comprendre comment transformer les différentes argiles disponibles en matériaux solides, résistants à l’eau et durables, grâce à de nouvelles techniques de traitement telles que la stabilisation des sols géopolymères. Cette photographie montre le travail de chercheurs qui ont raffiné ces rubans d’argile, obtenus dans un sol naturel situé au Soudan, en utilisant une technique de sédimentation. Elle permet aux particules les plus grosses de tomber à la base d’un réservoir rempli d’eau, laissant les plus petites particules d’argile en suspension à la surface. Ils ont ensuite utilisé cette argile raffinée pour tester en tester la chimie et la structure, afin de déterminer quels types de sols conviennent le mieux à une éventuelle prochaine génération de matériaux de construction à faible teneur en carbone.

Crédit : Alastair Marsh – Université de Bath