Chimie et lumière

Lionel Simonot, Jacques Livage, Jean-François Letard, Louis Le Sergeant d’Hendecourt, Norbert Hoffmann, Thierry Herning, Jean-François Guillemoles, Sébastien Forget, Marc Fontecave, Marie-Paule Felder-Schmittbuhl, Thierry Engel, Jean-Claude Bernier, Stéphane Auvray

Description

La lumière est partout et la chimie est partout. Mais ces deux entités se rencontrent-elles alors que l’une est immatérielle et l’autre constitutive de tous les objets ? Oui, bien sûr ! Cela s’est d’abord manifesté dans les sources naturelles que sont le soleil, les éclairs ou quelques rares espèces vivantes, puis par le feu dont la domestication a transformé l’existence. Et puis la vie ? Elle n’existerait pas sans lumière par l’intermédiaire de la chimie. Cette situation annonçait une avalanche de révolutions techniques ; elle est encore en cours et continue à bouleverser nos vies, en particulier par les écrans (télévision, téléphones, ordinateurs…), mariages savants de lumière et de chimie !

La première partie de l’ouvrage campe les bases du domaine (photochimie, nouveaux matériaux) puis aborde deux grandes énigmes : l’influence de la lumière du jour sur nos humeurs (rythmes circadiens) et l’origine de la vie (chimie intra-galactique).
Une deuxième partie présente cette extraordinaire invention qu’est le laser, qui est venu bouleverser le domaine chimie et lumière. Par ailleurs, lumière et couleur, c’est évidemment indissociable. Cela est illustré par les merveilleuses créations de la nature qui inspirent nos écrans.
La troisième partie traite d’applications industrielles. On y présente l’effet photovoltaïque et ses nouvelles versions, puis on revient sur les surprenantes applications industrielles des lasers qu’on croirait réservées à la science-fiction. 

L’ouvrage est conçu pour un public doté d’une culture scientifique de base. Les treize chapitres sont écrits par les meilleurs spécialistes en charge des importants développements actuels et qui se sont tous attachés à rester accessibles.

Sujets

• Sciences expérimentales
• Chimie
• Chimie
• Techniques
• Automatisation et Contrôle
• Contrôle des processus
• Automatisation
• Automate
• Ondes
• Sciences et techniques
• Sciences fondamentales

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 14 janvier 2021
• Nombre de lectures: 3
• EAN13: 9782759829668
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

Sous la direction de Stéphane Auvray, Jean-Claude Bernier, Jean-Claude Bernier, Marie-Paule Felder-Schmittbuhl, Thierry Engel, Sébastien Forget, Marie-Paule Felder-Schmittbuhl, Marc Fontecave, Sébastien Forget, Jean-François Guillemoles, Thierry Herning, Norbert Hoffmann, Louis Le Sergeant d Hendecourt, Jean-François Letard, Jacques Livage, Lionel Simonot, coordonné par Minh-Thu Dinh-Audouin, Danièle Olivier et Paul Rigny
Chimie et lumière
Copyright

© EDP Sciences, Les Ulis, 2021
ISBN papier : 9782759825073 ISBN numérique : 9782759829668
Composition numérique : 2023
http://publications.edpsciences.org/
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Présentation

La lumière est partout et la chimie est partout. Mais ces deux entités se rencontrent-elles alors que l’une est immatérielle et l’autre constitutive de tous les objets ? Oui, bien sûr ! Cela s’est d’abord manifesté dans les sources naturelles que sont le soleil, les éclairs ou quelques rares espèces vivantes, puis par le feu dont la domestication a transformé l’existence. Et puis la vie ? Elle n’existerait pas sans lumière par l’intermédiaire de la chimie. Cette situation annonçait une avalanche de révolutions techniques ; elle est encore en cours et continue à bouleverser nos vies, en particulier par les écrans (télévision, téléphones, ordinateurs…), mariages savants de lumière et de chimie !
La première partie de l’ouvrage campe les bases du domaine (photochimie, nouveaux matériaux) puis aborde deux grandes énigmes : l’influence de la lumière du jour sur nos humeurs (rythmes circadiens) et l’origine de la vie (chimie intra-galactique). Une deuxième partie présente cette extraordinaire invention qu’est le laser, qui est venu bouleverser le domaine chimie et lumière. Par ailleurs, lumière et couleur, c’est évidemment indissociable. Cela est illustré par les merveilleuses créations de la nature qui inspirent nos écrans. La troisième partie traite d’applications industrielles. On y présente l’effet photovoltaïque et ses nouvelles versions, puis on revient sur les surprenantes applications industrielles des lasers qu’on croirait réservées à la science-fiction.  L’ouvrage est conçu pour un public doté d’une culture scientifique de base. Les treize chapitres sont écrits par les meilleurs spécialistes en charge des importants développements actuels et qui se sont tous attachés à rester accessibles.
Table des matières Avant-propos (DanièleOlivier et PaulRigny) Liste des ouvrages de la collection « Chimie et  » Préface (BernardBigot) Partie 1. Lumière blanche et chimie La photochimie organique et ses applications industrielles (NorbertHoffmann) 1. La photosynthèse et les réactions photochimiques 2. Des applications industrielles de la photochimie La renaissance de la photochimie Photosynthèse artificielle : du CO 2 aux carburants solaires (MarcFontecave) 1. La consommation actuelle d énergie et les tendances du futur 2. Les défis technologiques des énergies renouvelables 3. La photosynthèsenaturelle 3.3. Le CO 2  : une source de carbone pour demain ? 4. La photosynthèse artificielle L avenir de la photosynthèse artificielle : du soleil aux hydrocarbures Lumière sur le cerveau : des horloges circadiennes à la luminothérapie (Marie-PauleFelder-Schmittbuhl) 1. Vers l origine des rythmes 2. De l il au cerveau 3. Influence de l horloge sur la santé L horloge circadienne, maîtresse de tout l organisme De la lampe à huile aux LED : histoire physico-chimique de l éclairage artificiel (LionelSimonot) 1. L éclairage avant l électricité 2. L éclairage électrique Pour demain ? Suite de la success story de l éclairage Lumière, molécules et origines (Louis Le Sergeantd Hendecourt) 1. Les comètes, l origine de la vie ? 2. Simulation du milieu interstellaire en laboratoire 3. L expérience MICMOC De la chimie interstellaire à la chimie prébiotique ? Partie 2. Chimie et lumière au service de la qualité de vie La chimie à la lumière du laser : un intérêt réciproque (SébastienForget) 1. Introduction sur le laser 2. La chimie pour les lasers 3. Les lasers pour lachimie Les lasers, pour les physiciens ou pour les chimistes ? La lumière électronique : du tube cathodique aux écrans plats (Jean-ClaudeBernier) 1. La photoluminescence 2. Un exemple d électroluminescence : la LED 3. La cathodoluminescence 4. Les téléviseurs à écran plat 5. Les Smartphones Les écrans du futur Vers des vitrages intelligents et connectés pour des bâtiments durables et confortables (StéphaneAuvray) 1. Le bâtiment : évolution et problématiques 2. Les défis du bâtiment dans notre société 3. Les vitrages dynamiques et intelligents : une réponse aux enjeux de conception durable et biophilique ? Quand le vitrage du futur devient celui d aujourd hui La couleur des verres (JacquesLivage) 1. Origine de la couleur 2. Fabrication et coloration du verre 3. Les phénomènes physiques à l origine de la couleur 4. Le fer : un pigment naturel du verre 5. Les verres biologiques : des micro-organismes qui fabriquent du verre Les verres : des propriétés originales pour des applications multiples ! Partie 3. Chimie et lumière : recherche et développement industriels Chimie et maîtrise de la lumière (ThierryHerning) 1. Protéger la santé de la lumière 2. Protéger les matériaux de la lumière 3. Exploiter le potentiel de la lumière 4. Diriger la lumière 5. Booster la recherche grâce à la lumière 6. Laisser passer le maximum de lumière : la transparence augmentée La chimie sait utiliser la lumière Chimie et photovoltaïque : d Edmond Becquerel à nos jours, un parcours radieux (Jean-FrançoisGuillemoles) 1. La chimie et le développement du photovoltaïque 2. Des cellules solaires par la chimie 3. Usages actuels du photovoltaïque 4. Principe de la conversion photovoltaïque et relation avec d autres découvertes d E. Becquerel 5. Le futur du photovoltaïque : recherche fondamentale 6. Le futur du photovoltaïque : applications La chimie pour une énergie propre Remerciements Matériaux intelligents, d une recherche CNRS à la création d une entreprise (Jean-FrançoisLetard) 1. Programmer la couleur des matériaux 2. Les matériaux thermochromes 3. Les matériaux piézochromes: stimulés par le choc ou la pression 4. LuminoKrom ®  : l exaltation de la couleur par la lumière Les matériaux luminescents intelligents et l avenir Le laser en contexte industriel : une palette d applications étonnantes (ThierryEngel) 1. La découpe de métaux 2. La découpe de verre 3. Le soudage métallique 4. L assemblage de thermoplastiques 5. Le marquage couleur 6. Texturation sur métaux 7. La métallisation 8. La fabrication additive 9. Mesures et contrôles Le laser, une palette d applications
Avant-propos

Danièle Olivier

Vice-présidente de la Fondation de la Maison de la Chimie
Paul Rigny

Conseiller scientifique auprès du président de la Fondation de la Maison de la Chimie

L a Fondation de la Maison de la Chimie a créé, en 2009, une collection de livres de vulgarisation pour public averti, la collection « Chimie et  ». Par cette collection, la Fondation s attache à illustrer à quel point la chimie est essentielle à nos vies quotidiennes. Chaque volume traite ainsi d un domaine particulier mettant en relief les apports des recherches scientifiques académiques ou industrielles. Elle s est ainsi tournée vers les objets quotidiens, les vêtements, les habitations, les loisirs, les médicaments et les nouvelles méthodes thérapeutiques, l environnement, la culture par l art ou l archéologie, etc.
Chaque livre est précédé d un colloque qui en fournit la trame et les auteurs des différents chapitres, spécialistes éprouvés de leur domaine. Ce sont aujourd hui vingt-trois livres, basés donc vingt-trois colloques, qui constituent la collection.
Pour l homme primitif, la lumière c est par excellence le soleil qui décide de ses journées, décide s il va voir ou ne pas voir ! Ah ! marginalement, elle marque un phénomène ou un objet merveilleux : l éclair ou de bizarres lucioles. Mais les objets qu il a sous les yeux n ont rien à voir avec elle ; simplement, elle permet de les voir. Plus tard, avec le feu, il lui trouve d autres dimensions : sa lumière éclaire bien sûr et permet d envoyer des signaux. Et c est l aventure : il veut alors « domestiquer » cette lumière qui lui apporte des avantages, et pour cela, il trouve les matériaux et les phénomènes adéquats : c est le début de chimie et lumière. Parallèlement, il est devenu agriculteur et a compris que la vie des plantes, c est la lumière qui la détermine, que c est la lumière qui détermine la vie. Plus exactement, on dira que la lumière gouverne la chimie pour permettre la vie.
Comme il se doit, ces corrélations observées au cours des millénaires ont été transformées depuis deux ou trois siècles par la science et la technique. On veut mieux comprendre pour mieux utiliser : domestiquer la lumière pour notre confort, pour la beauté des objets qui nous entourent, pour améliorer les réactions chimiques qui nous intéressent, pour créer de l énergie.
Bientôt, la connaissance des interactions lumière-matière s est évadée de l observation primaire pour aborder de nouveaux continents dont la puissance de la technique s est emparée. Créer les images est devenu l occupation majeure de l humanité : pêle-mêle la publicité, la télévision, les téléphones portables, les ordinateurs, la maîtrise et la communication de tout ce qui est possible. Et, à la base de tous ces développements, c est lumière, lumière et encore lumière, et la civilisation des écrans.
Et ce sont mille inventi