Des lasers dans la course à l’énergie du futur

Publié dans Biotech Info  N°368 du 12 Sept 2007

Mots-clés : biotech jaunes – blanches – lasers ultra-intenses – plasma – bactéries – spectrométrie – bioénergie

De l’atomisation des bactéries à la protonthérapie, les lasers ultra-rapides et ultra-intenses offrent des applications multiples. Très en pointe, les laboratoires LASIM* et LULI** visent la « fabrication » d’une énergie propre et inépuisable.

 Le 2ème Colloque Franco-Chinois « Lasers Ultra-rapides et Ultra-intenses » qui s’est tenu début juin à Lyon a permis de faire le point sur les découvertes majeures en la matière et les applications potentielles tant dans les domaines de la santé, de l’environnement que de la physique. La performance de lasers atteignant l’atoseconde (10-18 s) permet à la fois de comprendre de quelle manière un électron interagit avec le noyau, comment se réalise le processus d’ionisation et aussi d’aller sonder les processus biologiques non atteignables avec un éclairage conventionnel continu. L’interaction entre l’énergie lumineuse et les mécanismes au niveau cellulaire (lésion, mutation, réparation de l’ADN) de la matière vivante sera potentiellement aussi élucidée par cette approche.

 Atomiser les bactéries pour mieux les décrypter

 « Les impulsions ultra-courtes permettent d’analyser les micro-organismes – en particulier les bactéries- en les atomisant »  déclare Jin YU, Professeur à l’UFR de Physique Lyon 1 au LASIM et coordinateur du colloque. Outre la méthode optique sous le microscope, biologique via le code génétique, cette récente découverte de l’atomisation des bactéries grâce aux lasers s’avère donc une troisième option pour distinguer les bactéries par la physique. Le passage par un état de micro-plasma permet ainsi d’accéder à la composition chimique fine des bactéries et d’en définir alors la nature, voire les fonctions biologiques. « Toute matière vivante a besoin d’éléments trace (fer, magnésium, calcium…), or son atomisation permet de faire parler ces éléments pour extraire les informations pertinentes » explique Jin Yu.

Les applications de l’analyse chimique par laser concernent autant la détection de métaux lourds dans l’alimentation ou le sol que de pollution sous forme gazeuse dans l’atmosphère.

 Le plasma : un quatrième état dans la nature

Outre les phases solide, liquide et gazeuse, l’état plasmatique est un milieu gazeux ionisé dans lequel les électrons sont arrachés à leur noyau sous l’effet d’une température très élevée. « Cet état n’existe pas naturellement sur la planète Terre, mais on peut le générer en envoyant des faisceaux laser de haute intensité sur un échantillon solide » révèle Jin Yu. Est alors obtenu localement à sa surface un soleil artificiel de quelques 10 000 Kelvin, comparable à la température à la surface du soleil. De très petite taille (une centaine de microns) ce soleil transitoire crée un plasma et révèle la matière puisque chaque atome émet un spectre caractéristique.

 

But ultime : l’énergie du futur

 « Notre objectif est de mimer le mécanisme de fusion du soleil grâce à la création de plasmas de très fortes intensité et température, proches de celles au cœur du soleil » affirme Ji-Ping Zou du laboratoire LULI, et ce pour in fine trouver une énergie inépuisable sans pollution. La démonstration de la fusion avec les lasers MégaJoule en France et NIF aux Etats-Unis devrait selon elle être faite dans les années qui viennent. « On cherche aujourd’hui à développer des lasers de dimension raisonnable et de durée d’impulsion toujours plus brève de l’ordre de l’atoseconde » conclue t-elle.

 

* Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire (LASIM), Université Claude Bernard Lyon1

** Laboratoire pour l’Utilisation des lasers Intenses (LULI), Ecole polytechnique de Palaiseau.

 

Nathaly MERMET