Le meilleur de la tech #3

Une flotte de robots au cœur d’un cyclone

A l’origine de près de la moitié de l’oxygène mondiale, absorbant le CO2 et formant la base de la chaîne alimentaire marine, les microbes océaniques sont difficiles à observer. Les communautés de plancton, sortes d’algues microscopiques, se déplacent notamment au cœur des tourbillons cycloniques. Là, ils peuvent s’enfoncer à plus de 100 mètres de profondeur. Dans de telles conditions, seule une surveillance in situ peut ramener des données exploitables par les scientifiques. Ainsi, des chercheurs du Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) ont travaillé des années sur une flotte de robots autonomes. Leur largage dans l’Océan Pacifique Nord a été présenté le 13 janvier 2021 dans Science Robotics.

Le premier robot sous-marin, appelé Aku, localise le plancton et dérive avec lui selon les courants tout en effectuant des collectes d’échantillons d’eau. Le second robot, Opah, tourne verticalement autour d’Aku, et étudie la composition de son environnement immédiat. A eux deux, ils relèvent des données telles que la température, la salinité ou encore la profondeur. Enfin, le véhicule autonome de surface, Mola, suit la progression d’Aku par traçage acoustique et sert de relais de communication avec les opérateurs humains. A l’avenir, ce système fonctionnant en trinôme pourrait permettre la surveillance d’éventuelles apparitions d’algues nocives ou même de fuites de pétrole.

Échantillonnage intensif sur la côte californienne

Maladies respiratoires, affections gastro-intestinales, infections aussi bien de la peau que des yeux ou des oreilles… Les plages aux eaux contaminées mettent en danger la santé des vacanciers. Pour contrôler la qualité des eaux et en informer les responsables sanitaires, le fecal indicator bacteria (FIB) – soit la présence de matière fécale – est mesuré et entré dans des modèles prédictifs. Problème : des années de données environnementales sont souvent nécessaires. Des chercheurs de Stanford ont proposé le 20 janvier 2021 dans Environmental Science & Technology une méthode bien plus rapide.

Les scientifiques ont effectué six campagnes d’échantillonnage à haute fréquence sur trois plages de Californie. Le temps entre deux relevés ne dépassant pas une heure, les chercheurs sont parvenus à récolter 244 échantillons en à peine 48 h. Ils y ont également ajouté des valeurs de marée, de rayonnement solaire, de température de l’eau, de hauteur des vagues et de vitesse du vent, essentielles pour les modèles prédictifs. Résultat : les modèles fonctionnent bien, et ce malgré la durée extrêmement limitée des relevés. Une bonne nouvelle, d’autant plus que cette méthode pourrait se développer par la suite pour la mesure des algues nocives et des métaux.

Petit mais puissant

Briser la structure des grains jusqu’à former un morceau de métal. Voilà comment fonctionnait la métallurgie… avant ! Des chercheurs de la Brown University ont trouvé une nouvelle méthode pour profiter au mieux des propriétés des matériaux. Décrite le 22 janvier 2021 dans Chem, leur technique suit une approche ascendante allant de l’échelle nanométrique à centimétrique. Partant d’une collection de huit nanoparticules de métaux différents, ils leur ont d’abord appliqué un traitement chimique de surface. Au revoir les molécules organiques, causes de gênes pour les liaisons entre particules métalliques. Ne reste plus qu’à réaliser un frittage – chauffer sans atteindre la fusion, de manière à souder les grains entre eux – et presser le tout. Résultat : des « pièces nanocristallines » à l’échelle du centimètre. D’apparence métallique, ces pièces possèdent aussi les caractéristiques propres aux composants nanocristallins. La loi de Hall-Petch explique ainsi que plus les grains d’un matériau sont petits, plus sa dureté mécanique sera améliorée. Dans le cas présent, la dureté obtenue peut être jusqu’à quatre fois supérieure à celle des matériaux habituels. Par la suite, cette méthode devrait permettre le développement de nouveaux matériaux super-durs, de revêtements et de générateurs thermoélectriques.