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Le Monde selon la Physique (w 22-23) 2eme partie

Publié le 10 juin 2014 par 000111aaa

Voici la suite de mes traductions d’hier ( physics world)

Functional MRI tracks neurotransmitters

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Illustration of a nerve cell

fMRI eye: neurotransmitters dynamics

Des chercheurs américains ont pour la première fois utilisé l'IRM pour suivre la dynamique de neurotransmetteurs avec  une précision moléculaire. Ils ont démontré la validité de leur  technique sur  la dopamine, le  neurotransmetteur qui intervient dans  les processus de récompense et de motivation dans le cerveau.

Les neurotransmetteurs sont des substances chimiques libérées  aux extrémités de fibres nerveuses pour  communiquer des signaux à d'autres fibres nerveuses dans leur  voisinage.  La  bonne compréhension de leur dynamique est importante pour une compréhension plus générale du fonctionnement du cerveau, mais ils se montrent difficiles à étudier. Dans le passé, les scientifiques ont eu recours à la TEP, une technique d'imagerie qui repose sur  l utilisation  d’ un traceur radioactif  inséré dans le corps de sorte que sa trajectoire puisse  être surveillée  à partir  des rayons gamma émis. Mais la  PET ne peut fournir des images qui soient spatialement précises à quelques millimètres  prés et avec un  temps précis à quelques minutes prés.

L'IRM fonctionnelle (IRMf) pourrait être plus précisE. Tout comme pour  la norme IRM, l’ IRMf implique l'utilisation d'un champ magnétique fixe pour aligner les spins des protons à l'intérieur des molécules d'eau des tissus. Après  que des ondes radio aient défléchi  les spins, leur relaxation vers l'alignement est chronométré avec une bobine de récepteur radio, et cette fois  elle révèle la composition du tissu. La différence avec l'IRMf réside dans  les molécules paramagnétiques appelés "agents de contraste"  qui interagissent avec certaines des molécules d'eau, ce qui modifie leur luminosité dans les analyses. L'hémoglobine dans le sang est un exemple naturel: à  elle  seule, elle  agit comme un agent de contraste, mais lorsqu'elle  est liée  à  de l'oxygène,  cet effet est diminué.

C’est donc de cette façon que  les scientifiques peuvent utiliser l'IRMf pour étudier la circulation du sang oxygéné et désoxygéné.

Récemment l’ ingénieur médical Alan Jasanoff et ses collègues de l'Institut de technologie du Massachusetts (MIT) aux États-Unis ont expérimenté  un autre agent de contraste - BM3h une  protéine hem a  paramagnétique. Au lieu de s’éteindre  quand elle est liée  à l'oxygène, BM3h s'éteint quand elle est liée à la dopamine, et peut donc être utilisée avec l’ IRMf pour détecter la progression du neurotransmetteur entre  les fibres nerveuses. L'équipe affirme que cette technique d'imagerie est  d’un ordre de grandeur plus précis que le celui du  PET. «Notre étude est la première à utiliser l'IRM pour étudier la dynamique de la libération de neurotransmetteurs et de signalisation», explique Jasanoff.

Le groupe MIT a testé sa technique sur des rats vivants en injectant BM3h dans une région du cerveau appelée le striatum ventral, qui émet de la dopamine, et en stimulant électriquement le faisceau médian du cerveau antérieur (une partie du système de récompense). Chaque stimulation de la dopamine a duré 16 s et les chercheurs ont  pris une image de M. toutes les 8 s, ceci  leur permettant de suivre la façon dont les niveaux de dopamine comme neurotransmetteur se modifiaient  lorque  elle  était  libérée par les cellules  puis disparaissait

Les chercheurs ont constaté qu’ une région connue comme le noyau accumbens  (CNAC), qui est reconnu pour recevoir la dopamine à partir d'une zone du cerveau, a montré les niveaux les plus élevés de la libération de dopamine, selon l'analyse IRMf. Ils ont également constaté que la dopamine a été libérée dans les régions voisines comme le pallidum ventral, qui réglemente la motivation et des émotions, et des parties du thalamus, qui relaie les signaux sensoriels et moteurs dans le cerveau

MON COMMENTAIRE : Je suis extrêmement intéressé par ce travail car il concerne une des maladies qui agresse le plus fréquemment les gens de mon âge , a savoir la maladie de  PARKINSON …. Je ne suis pas docteur en médecine mais je vois les statistiques  de ce mal grimper d’année en année  ( 160000 EN France  ,8000 nouveaux cas chaque année )

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Physicists lock in on proton's 

magnetic moment

Illustration of a proton in a Penning trap

Trapping fields: a proton in a Penning trap

La mesure la plus précise jamais effectuée du   moment magnétique du proton vient d etre  réalisée par un groupe international de physiciens. Le nouveau résultat - combiné avec une mesure similaire prévue pour le sosie du proton, l'antiproton - pourrait aider à expliquer l'un des plus grands mystères de la physique - pourquoi  dans  l'univers  la matière semble l'emporter largement sur l’ antimatière.

Chaque particule fondamentale a une antiparticule presque identique avec une charge électrique opposée.  Les principales théories des physiciens montrent que les particules et leurs antiparticules ont été créées en quantités égales lors du Big Bang et que les unes auraient anéanti les autres depuis longtemps. Mais l'univers est plein de matière et  l’antimatière manque, ce qui suggère qu'une différence  encore non détectée peut exister entre les deux.

Un indice possible de  cette différence pourrait résider dans de minuscules écarts entre les moments magnétiques des particules et leurs antiparticules correspondantes. Toute différence  constituerait  la première violation connue d'un principe fondamental que les physiciens appellent symétrie (CPT)  (charge -parité-temps). En 2013, des chercheurs travaillant dans le piège   à  antihydrogène (ATRAP) de l'expérience au CERN  a établi le record de  la comparaison  la plus précise entre les moments magnétiques du proton et de  l'antiproton, mais les scientifiques n'ont trouvé  en fait aucune différence entre les deux.

Dernièrement , Klaus Blaum, de l'Institut Max Planck de physique nucléaire en Allemagne, et ses collègues  ont cherché  un test encore plus strict sur la  symétrie CPT . Ils ont utilisé un dispositif cylindrique appelé  piège de Penning  pour  confiner un seul proto en n utilisant des champs magnétiques et électriques. Le champ magnétique du piège  entraîne le proton à « encercler » l'axe du cylindre à une vitesse connue sous le nom de  fréquence  cyclotron. Le champ  met  aussi le sens de rotation de la particule en  précession comme une toupie, mais avec une fréquence différente.   Puis  partir du rapport de ces deux fréquences, les scientifiques peuvent calculer le moment magnétique de la particule .

La mesure de la fréquence cyclotron est relativement facile, mais la fréquence de précession est plus difficile à cerner. Pour cette raison, le groupe de Blaum   s’est reposé  sur une technique mise au point par 2008 par  un autre groupe de chercheurs pour  mesurer avec précision le moment magnétique de l'électron. Dans  leur  travail, les chercheurs ont appliqué un second champ magnétique  de  manière que  la précession de l'électron change la façon dont il oscille le long de l'axe du cylindre. La fréquence d'oscillation change alors de nouveau légèrement quand le spin de la particule retourne à partir d’un pointé vers le haut pour un  pointé vers le bas, pour  forcer  le basculement de spin et  mesurer le décalage de fréquence qui en résulte ;les scientifiques ont pu déterminer  ainsi la fréquence de précession de l'électron et donc son moment magnétiq

Pour appliquer cette technique au  moment magnétique beaucoup plus faible du proton, le groupe de Blaum a  développé ce qu'il appelle un «double piège de Penning". Dans un tel  piège les chercheurs ont déterminé l'état de spin du proton, en utilisant une technique qu'ils publièrent  en 2011. Ils ont ensuite transféré  le proton  dans un second piège, où ils ont mesuré fréquences cyclotron et oscillation  de la particule. Les chercheurs ont répété le processus des milliers de fois  pendant plus de quatre mois, et  déterminer le moment magnétique du proton avec une précision d'un peu plus de trois parties par milliard. Ce chiffre est d'environ 760 fois plus précis que ce que le groupe ATRAP  avait atteint en 2012.

«Je félicite cette équipe pour montrer qu'on pouvait faire [cette mesure] avec le proton," dit Gerald Gabrielse, à l'Université Harvard, qui est le porte-parole ATRAP et  qui a également été impliqué dans la recherche de 2008. Mais il note que sans la même  mesure  sur antiprotons, les physiciens ne sont pas près de comprendre la domination de la matière sur l’antimatière ….

Blaum affirme que son équipe va bientôt   s’attaquer à  cette mesure. Un membre de l'équipe Stefan Ulmer de RIKEN, un institut de recherche à Tokyo, a déjà installé une double piège de Penning sur le décélérateur d'antiprotons du CERN, qui commencera à produire des particules cet été. Moins d'un an après, Blaum pense que lui et ses collègues devront  savoir si le moment magnétique de l'antiproton est différente de celui  du proton avec  la précision  accomplie. Mais Blaum ajoute que sa «confiance dans la symetrie  CPT etant  très élevée", il ne  mise pas  sur un écart( !)

La recherche est publiée dans la revue Nature.À propos de l'auteur ;Gabriel Popkin est un écrivain de science basée en dehors de Washington, DC

 Mon commentaire : La prévalence de la matière sur l antimatière est mise en doute par divers physiciens hérétiques  et les raisons  alléguées  le sont aussi …… ! d ou j en déduis que voilà une belle manip de physique  qui ne  se préoccupe pas du fond du problème !!!!

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Phosphorene sees the light

Photo of the experimental set-up to measure phosphorene's photoresponse

Light photoresponse: the experimental set-up

 RESUME /Le phosphorène, un nouveau matériau en 2D qui est une forme allotropique cristalline du phosphore, peut être idéal pour la fabrication de photodétecteurs qui fonctionnent sur une gamme de longueurs d'ondes, allant du visiblejusqu’ au proche infrarouge. Voilà ce que  disent des chercheurs aux Pays-Bas, qui sont les premiers à avoir étudié la façon dont les transistors à effet de champ (FET) fabriqués à partir de phosphorène peuvent   concerner  la lumière à  différentes fr

Lorsqu'ils sont exposés à la lumière visible et le proche infrarouge, FET à base de phosphorène montrent une photoréponse qui atteint 4,8 mA / W. C'est plus rapide que les deux photodétecteurs MoS2-et  WS2. Fait important, le matériau est également "ambipolaire", ce qui signifie qu'il peut concerner  à la fois des électrons et des trous, et ainsi peut être utilisé pour construire DES JONCTIONS  p-n. Enfin, la mobilité des trous de phosphorène peut atteindre près de 300 cm2/Vs, qui est d'environ trois à cinq fois celle de MoS2, alors que la mobilité des trous de silicium se trouve à seulement 100 cm2/Vs.

Selon l'équipe, les FET peuvent faire de bons capteurs optiques et des cellules solaires. Le phosphorène est particulièrement adapté aux applications de détection dans le proche infrarouge et donc aussi dans l'imagerie de vision nocturne, par exemple, où TMDCs ne fonctionne pas . L'équipe de Delft cherche maintenant à exploiter le comportement ambipolaire de phosphore noir pour construire  des jonctions p-n et des cellules solaires


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