SEM_5_02_2013
Article mis en ligne le 8 novembre 2013
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Thème : « Structures photoniques naturelles et biomimétisme »

Le 5 février à 14 salle 454A du bâtiment Condorcet.

Serge Berthier (Physicien, INSP, Professeur à Paris Diderot)

Les structures photoniques naturelles : une frontière entre mort et vivant.

Des bactéries aux mammifères, les organismes vivants ont développé à leur périphérie des structures photoniques multi fonctionnelles qui gèrent les échanges avec l’environnement et les contraintes du monde extérieur. La très grande diversité des structures et la compréhension de leurs fonctions en font une importante source d’inspiration pour l’industrie, en particulier dans le domaine énergétique. Ce séminaire viendra donc enrichir le débat qui aura lieu au terme de celui du 19 décembre, intitulé « Chimie bio-inspirée et biomimétisme ».

Après un bref panorama des structures photoniques naturelles, illustrant leur extrême diversité, l’exposé portera sur deux exemples de structures naturelles intervenant directement dans la gestion des flux énergétiques des insectes.

Le premier concerne l’auto-régulation de l’émissivité du « capteur » papillon. Les insectes sont des organismes poiskilothermiques qui doivent assurer en partie de manière exogène leur approvisionnement énergétique, principalement en captant l’énergie solaire. Chez les lépidoptères en particulier, cela est assuré majoritairement par les ailes qui jouent le rôle de trakers et de concentrateur chez les insectes clairs ou d’absorbeur sélectifs chez les sombres. C’est une stratégie dangereuse car ils doivent à l’inverse éviter l’hyperthermie (au delà de 40°) qui leur serait fatal. Un dispositif qui allie structure photonique absorbante et matériau émissif leur permet de moduler

automatiquement leur émissivité qui augmente quand le papillon est trop chaud et diminue lorsqu’il est trop froid, le maintenant ainsi dans une fourchette de température viable.

Le second traite de l’extraction de lumière d’un milieu haut indice vers un milieu bas indice, généralement fortement limité par la réflexion totale à l’interface. Il s’agit d’un problème particulièrement important dans les LED par exemple ou l’indice de l’émetteur est élevé. Nous montrerons comment de nombreux insectes émetteurs de lumière (par fluorescence ou bioluminescences) sont parvenus à tourner ce problème et à optimiser leur émission à l’aide de structures photoniques de surface, généralement multi-échelles.

Le séminaire s’achèvera par une brève présentation de quelques travaux en cours sur les structures anti-abrasion développées par des organismes fouisseurs comme la golden mole « Chysachloris leucorhina » ou le lézard des sables « Scincus scincus » par exemple. Le transfert de telles structures sur nos capteurs pourraient permettre de protéger leur surface des agressions du sable en milieu désertique.

Débat animé par :

Petros Chatzimpiros (Socioécologiste, LIED) et Christophe Goupil (Physicien, LIED)




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