Un peu comme le graphène, mais alors très différent : les MXènes sont un groupe de matériaux 2D qui pourraient à l'avenir permettre de multiples applications en médecine, comme accumulateurs d'énergie et catalyseurs. Ils sont fabriqués à partir de cristaux céramiques nanolaminés, appelés phases MAX. Le M représente un métal de transition, le X le carbone ou l'azote et le A un élément supplémentaire, qui peut être métallique ou non. Les couches M, A et X se superposent dans le cristal, un peu comme les couches d'une lasagne. Si les chercheurs enlèvent la couche A de manière ciblée, comme c'est le cas sur cette image, la phase MAX donne naissance à des couches MX extrêmement fines – les MXènes. Une équipe interdisciplinaire de chercheurs des laboratoires Empa " High Performance Ceramics", "Functional Polymers", "nanotech@surfaces" et "Building Energy Materials and Components" a récemment lancé un projet de recherche de deux ans afin d'examiner de plus près cette classe de matériaux connue depuis 2011 seulement. Plus d'information :

Laboratory for High Performance Ceramics
Laboratory for Functional Polymers
«nanotech@surfaces» Laboratory
Laboratory for Building Energy Materials and Components

Le sapin de Noël sur cette photo n'a pas besoin de bougies. Il s'illumine tout seul en vert - grâce à la bioluminescence. Francis Schwarze, chercheur à l'Empa, a développé un procédé de bois luminescent en traitant des cubes de bois avec des champignons. Les filaments fongiques d'un agent pathogène de la pourriture blanche pénètrent dans le bois et se nourrissent des composants du bois, produisant ainsi la luciférine, une substance naturelle qui produit de la lumière. À l'instar des lucioles, le bois fonctionnalisé émet ainsi une lumière verdâtre grâce aux filaments vivants du champignon. Une "neige" lumineuse s'accumule en outre au pied de l'arbre. C'est là que les champignons poussent sur les fibrilles de cellulose des restes de bois. Ainsi, lorsque la lumière s'éteint le soir dans le laboratoire de mycologie, le sapin bioluminescent de Noël brille dans toute sa splendeur. Image : Empa

Plus d'information: Empa - Cellulose & Wood Materials - Research Topics

Les défauts cristallins peuvent modifier radicalement les propriétés de matériaux fonctionnels tels que les "ferroélectriques". Ces substances présentent une polarité - comparable à celle des aimants avec un pôle nord et un pôle sud, mais qui peut être inversée en appliquant non pas un champ magnétique, mais un champ électrique. Cette propriété rend les ferroélectriques adaptés à une utilisation dans les systèmes de stockage de données, par exemple dans les ordinateurs. Toutefois, pour les optimiser en vue d'applications technologiques, une compréhension approfondie et un contrôle précis des éventuels défauts sont nécessaires. Les chercheurs du Centre de microscopie électronique de l'Empa utilisent des méthodes d'analyse d'image de pointe basées sur la microscopie électronique à transmission à balayage pour examiner de tels "défauts" dans les cristaux au niveau atomique. Sur cette image à résolution atomique, un film ferroélectrique ultra-mince (couche de points jaunâtres) présente un arrangement remarquable de particules sur son bord supérieur. Ces "colonnes" d'atomes, disposées par paires les unes au-dessus des autres, peuvent avoir une influence négative sur les propriétés ferroélectriques du film mince.

Plus d'informations : /web/s299

Du hardware de jeu vidéo au service de la science : des réseaux neuronaux sont entraînés sur ces processeurs graphiques pour la classification rapide de nanotubes de carbone. Les chercheurs de l'Empa mesurent de grandes quantités de tubes par spectroscopie Raman et le réseau neuronal évalue les spectres - une méthode qui permet un enregistrement nettement plus rapide des spectres Raman. Cela simplifie l'utilisation future des nanotubes. Le projet commun de l'Empa, de l'ETH Zurich et de l'EPFL, dirigé par le laboratoire de l'Empa "Transport at Nanoscale Interfaces", fait partie des grands axes stratégiques "Advanced Manufacturing" du Domaine des EPF.

Plus d'information: www.empa.ch/web/s405/high-speed-raman-imaging

Dans cette habitat, l'hygiène est une priorité : Les bactéries de cette image prise au microscope électronique à balayage se sont réunies en une joyeuse société sur une racine dentaire (en beige). Les bactéries en bâtonnets (vert) et les cocci (jaune) recouvrent la racine de la dent et ses ouvertures pour l'approvisionnement en sang. Ce biofilm s'accroche obstinément aux dents à l'aide d'une matrice contenant des sucres. Selon la composition de la société bactérienne, le biofilm provoque des caries et des inflammations à la racine de la dent. Les chercheurs de l'Empa étudient les mécanismes de ces communautés et développent des matériaux biomédicaux afin de mettre un terme aux agents pathogènes. Image : recolorisée, Flavia Zuber, Empa

Plus d'informations : www.empa.ch/web/s404

Il est possible de créer des structures cristallines non seulement à partir d‘atomes et d‘ions, mais aussi avec des éléments constitutifs 100 fois plus grands et ne possédant pratiquement aucune force d‘attraction entre eux. Ces structures sont appelées super-réseaux (en anglais superlattices). Cette image de microscopie électronique montre comment cela fonctionne : Les différents éléments constitutifs sont dissous dans le solvant toluène avec un tensioactif. De petites gouttelettes se forment ainsi. Lentement, le toluène s‘évapore, les gouttelettes deviennent de plus en plus petites, jusqu‘à ce que les éléments constitutifs doivent se serrer les uns contre les autres. Pour gagner de la place, ils forment des structures cristallines. Les chercheurs du groupe Functional Inorganic Materials expérimentent déjà des super-réseaux pour lesquels il n'existe pas de modèles naturels : Outre des cubes et des sphères, ils utilisent des éléments en forme de disques ou de pilules plates. Image : Empa

Informations: Empa - Thin Films and Photovoltaics - Nanomaterials & Self-assembly

En août 2022, la spin-off de l'ETH Zurich, Synhelion, est devenue la première entreprise au monde à réussir à produire du gaz de synthèse à l'échelle industrielle en utilisant uniquement la chaleur solaire comme source d'énergie. La démonstration réussie a eu lieu dans la tour solaire multifocale du Centre aérospatial allemand (DLR) à Jülich. La technologie unique de Synhelion utilise la chaleur solaire à haute température pour produire du gaz de synthèse, qui est ensuite utilisé dans des processus industriels standard pour synthétiser des carburants liquides, tels que le kérosène, l'essence ou le diesel, compatibles avec les moteurs à réaction et les moteurs à combustion classiques. Pour permettre aux réacteurs chimiques de la production de carburant solaire de fonctionner 24 heures sur 24, un système de stockage d'énergie thermique rentable et à haute température est développé en collaboration avec le "Laboratory for High Performance Ceramics" de l'Empa.

Plus d'information : www.empa.ch/web/s604/synhelion-energiespeicher

Le corps est la maison de l'âme, c'est ainsi que le philosophe Philon d'Alexandrie l'a formulé il y a déjà près de 2000 ans. Dans cette maison, loge ce que l'on appelle la cochlée, ou limaçon, notre animal domestique. Cette fine structure osseuse située dans l'oreille interne abrite le sens de l'ouïe. Des chercheurs de l'Empa du " Center for X-ray Analytics " de Dübendorf, en collaboration avec le groupe de "thérapie guidée par l'image" de l'"Artog Center" de Berne, ont examiné les cochlées de volontaires sains au moyen de la microtomographie. L'objectif de ce procédé d'imagerie est de déterminer avec précision la micro-anatomie de la cochlée afin d'optimiser les interventions chirurgicales lors de l'utilisation de prothèses auditives. Si l'audition est altérée mais que le nerf auditif est encore intact, un implant cochléaire peut aider. La mise en place de ces minuscules implants est toutefois risquée. La tomographie assistée par ordinateur peut fournir un aperçu utile. 

Plus d'informations : www.empa.ch/web/s499

Image: Empa / 

Avec son installation accessible "Buddhaverse", l'artiste new-yorkaise Sonia Li a créé aussi un jardin de fleurs artificiel dans lequel sont également intégrées deux technologies de l'Empa issues du laboratoire "Advanced Fibers" : Un gazon artificiel en fibres bicomposantes avec un noyau en polyamide et un film polymère recyclé qui a été recouvert d'une couche nano-métallique conductrice dans l'installation de revêtement plasma de l'Empa. Des motifs floraux ont été découpés au laser dans le film, ce qui leur donne des reflets multicolores sous la lumière UV de l'installation. Selon l'artiste, la conductivité du nano-revêtement servira, lors d'un développement ultérieur de l'œuvre, à créer un espace avec des expériences multi-sensorielles interactives. Sonia Li a bénéficié du soutien de la "TaDA Textile and Design Alliance" au cours de la dernière période de financement. L'installation temporaire a servi de conclusion à sa résidence. TaDA encourage les travaux interdisciplinaires d'artistes du monde entier qui associent l'art contemporain à l'innovation et tradition textile de Suisse orientale.

Image : Ladina Bischof / TaDA (https://tada-residency.ch)

Plus d'informations : www.empa.ch/web/s402/nanocoatings
www.sonialidesigns.com/

Le bois échauffé est un matériau très recherché dans l'industrie du meuble haut de gamme. Grâce à un nouveau procédé, les scientifiques de l'Empa sous la direction de Francis Schwarze ont réussi à contrôler la propagation des champignons dans les essences de bois indigènes pour créer des tableaux de bois marbré très élaborés. Récemment, ils ont créé une horloge d'un mètre de diamètre fabriquée en bois de frêne, de hêtre et d'érable échauffé à l'aide du champignon de pourriture à chair molle Kretzschmaria deusta. Ils ont même appris aux champignons à écrire quelques mots: tout comme les élèves de première année, le champignon est encore un peu hésitant lorsqu'il s'agit d'écrire certaines lettres. Image : Empa

Plus d'information: www.empa.ch/web/s302/bio-wood