oxydation

Imaginez un minuscule trou dans une feuille de graphène : un atome de carbone manquant. On pensait jusqu'ici que la molécule d'eau ne se brisait sur ce défaut que seule, dans un gaz sec. Mais si de l'eau liquide clapote tout autour, tout change.

Une pile de pages que l'on a feuilletée de nombreuses fois s'en souvient : certaines feuilles se couchent à plat, d'autres se hérissent, et par endroits, des plis subsistent. C'est à peu près ce qui se passe dans les matériaux en couches lorsque des ions y pénètrent.

Un film transparent d'oxyde de bismuth-tungstène repose sur un substrat et ne conduit pas le courant. Trois minutes dans un nuage de plasma d'azote suffisent pour qu'il noircisse et que sa résistance chute d'un facteur un milliard.

Un réacteur à fusion, c'est comme un four surchauffé où le plasma atteint des millions de degrés. Les parois d'un tel four sont en tungstène : c'est le métal le plus réfractaire qui soit. Mais même le tungstène ne résiste pas sans protection : les particules rapides du plasma bombardent la surface et en arrachent des atomes.

Si vous éteignez la cuisinière, l'eau cesse de bouillir presque instantanément. Dans le monde de la catalyse, on s'attendait à un scénario similaire : on arrête la réaction, et toutes les particules intermédiaires disparaissent aussitôt. Mais de récentes observations sur de la poudre de platine ont révélé tout autre chose.

Dans les nuages interstellaires sombres, où naissent de nouvelles étoiles, la chimie commence avec une particule minuscule : l'ion trihydrogène (H₃⁺). Il entre en collision avec d'autres atomes et déclenche une cascade de réactions qui construisent des molécules de plus en plus complexes.

Un flash photographique qui se déclenche en un millième de seconde ne chauffe pas le sujet – contrairement à un flash ordinaire qui dure une seconde entière.

L'énigme de la vallée du rayon — cette chute brutale du nombre d'exoplanètes d'environ 1,8 rayon terrestre — hante les astronomes.

La Lune est une sphère sans air faite d'une croûte rocheuse dense appelée régolithe. Lorsque des particules rapides venues de l'espace la percutent, des muons naissent dans le sol : des cousins instables des électrons, environ deux cents fois plus lourds. La plupart filent vers le bas et s'éteignent dans l'épaisseur.

Dans les eaux côtières peu profondes, où l'eau se retire puis revient, la vie est rythmée par le soleil. La pellicule brunâtre à la surface de la vase n'est pas de la simple saleté, mais une communauté dense de minuscules diatomées.

La jeune Terre était une boule bouillante de roche liquide, tandis que Théia, qui l'a percutée, avait eu le temps de refroidir et de se solidifier.

Si l'on ne remue pas un cocktail en couches, le sirop lourd descend au fond. Une jeune planète est un océan bouillonnant de roche en fusion. En refroidissant, des minéraux s'y cristallisent : certains, comme le fer, deviennent plus lourds et coulent, d'autres flottent. On pourrait penser qu'une couche dense s'accumule près du noyau.

Un pont d'aluminium de quelques atomes d'épaisseur est le cœur de nombreux dispositifs quantiques. À travers un tel pont, le courant circule sans résistance, et on peut le contrôler par un champ magnétique.

Un couteau de cuisine ordinaire en niobium, à −258 °C, se met soudain à conduire le courant sans la moindre perte. C'est le principe de la supraconductivité, et on peut l'« activer » directement à la surface du métal en la bombardant avec un laser sous atmosphère d'azote.

Un memristor est une résistance à mémoire : après coupure du courant, il conserve sa résistance. À l'intérieur, une fine couche d'oxyde métallique est prise en sandwich entre deux électrodes métalliques.

La surface d'Europe est une armure de glace sans cesse mitraillée par des particules chargées provenant de la magnétosphère de Jupiter. Les électrons percutent le réseau cristallin de la glace, perdent de l'énergie et déclenchent des réactions chimiques.

Le diamant est le matériau naturel le plus dur qui soit, et le travailler ressemble d'ordinaire à la taille d'un bloc de pierre au marteau-piqueur : ça cogne, ça fissure, ça éclate.

La poussière lunaire ressemble à du sable gris, mais elle ne contient pas une seule bouffée d'air. L'oxygène y est pourtant présent, solidement lié dans les roches, comme le sucre dans le caramel. Pour l'en extraire, il faut briser les liaisons chimiques, et les scientifiques cherchent la méthode la plus simple.

L'oxyde de vanadium est un matériau qui peut être soit isolant (ne conduisant pas le courant), soit conducteur comme un métal. La bascule prend des trillionièmes de seconde, et l'on souhaite construire des dispositifs électroniques ultrarapides sur cette base. Mais comment cela se produit-il exactement ? Cela est resté longtemps une énigme.

Autour de TRAPPIST-1, la photosynthèse oxygénique perd la course. Cette étoile naine émet surtout de l'infrarouge, et non de la lumière visible comme le Soleil.

Lorsque d'innombrables astéroïdes ont frappé la jeune Terre, ils ont arraché des morceaux de son manteau. Ces débris se sont enroulés dans un disque de poussière cosmique autour de la planète et, comme une boule de neige dans une tempête, se sont agglomérés pour former la Lune.

Les roches lunaires ont rapporté une énigme : leur âge est de 4,35 milliards d'années, mais la Lune elle-même aurait dû apparaître 150 millions d'années plus tôt. Le temps manquant est caché dans le réchauffement par les marées.

Après la naissance de la Lune, la Terre ressemblait à une pâte brûlante : un océan de magma liquide sous un épais voile de gaz. La Lune agissait comme une immense cuillère, pétrissant sans cesse cette pâte par sa gravité. Les frottements généraient de la chaleur, retardant le refroidissement.

La Lune garde un secret qui a troublé les planétologues pendant des décennies : sa composition isotopique est presque identique à celle de la Terre. Selon le modèle canonique de l'impact géant, la Lune aurait dû hériter de la majeure partie de la matière de l'impacteur Théia, une planète de la taille de Mars qui a percuté la jeune Terre.