Actualité scientifique

La lumière dans tous ses états

Ressource inestimable, tant pour remonter dans le passé que pour assurer notre avenir, la lumière est à l’honneur à l'occasion de la Journée internationale qui lui est consacrée chaque année le 16 mai.

Emission simultanée de cinq faisceaux lasers depuis l'observatoire du Maïdo
Emission simultanée de cinq faisceaux lasers depuis l'observatoire du Maïdo

© Thibaut VERGOZ/OSU - Réunion / CNRS Images

Voir le média

La lumière est partout dans nos vies – parfois même trop, puisque notre environnement n’a jamais été aussi truffé de sources de lumière artificielle. À vrai dire, la lumière EST la vie : sans elle, sans la photosynthèse, notre planète n’aurait jamais été habitée. Et elle est appelée à jouer un rôle croissant dans notre avenir, puisque la nécessaire transition énergétique que nous devons opérer ne pourra se faire sans développer l’énergie photovoltaïque, qui capte la lumière du Soleil et la convertit en électricité. La lumière est donc une ressource essentielle, que nous apprenons à mieux maîtriser en développant de nouvelles générations de cellules et capteurs solaires plus flexibles et moins coûteux.

Elle est aussi, bien évidemment, une ressource inestimable pour les arbres, qui se sont adaptés au cours de leur évolution pour mieux la capter – comme nous vous le racontons dans un épisode de Zeste de science. Plus étonnant : la lumière nous permet également de voyager dans le temps ! Les scientifiques du CNRS et d’ailleurs l'utilisent pour percer les secrets d’objets parfois vieux de plusieurs milliers d’années, grâce à des instruments ultra sophistiqués. C’est notamment le cas de l’amulette de Mehrgarh, vieille de 6000 ans, ou des tapisseries d’Aubusson.

La lumière nous permet d’explorer l’espace, puisque les avancées prodigieuses réalisées dans le domaine de l’optique nous ont permis de concevoir des télescopes toujours plus puissants pour étudier notre univers… À l’occasion de cette Journée internationale de la lumière, CNRS Images vous propose donc de découvrir la lumière dans tous ses états à travers une sélection de films et de photos… qui n’auraient pas pu être réalisés sans elle.

Diaporama CNRS Le Journal

20210044_0003
Open media modal

Reconstruction 3D d’un cyste d’une centaine de micromètres de diamètre formé à partir de cellules souches cultivées dans une capsule d’alginate avec la technologie d’encapsulation développée par la start-up TreeFrog Therapeutics. Cette image a été acquise grâce à la technologie de microscopie de fluorescence à feuillet de lumière « soSPIM », développée au sein de l’équipe Imagerie Quantitative de la Cellule à l’IINS, en collaboration avec le Mechanobiology Institute à Singapour. Cette…

Photo
20210044_0003
Reconstruction 3D d’un cyste d’une centaine de micromètres de diamètre
20170015_0012
Open media modal

Naissance d’un plasma, lors de la focalisation du laser femtoseconde dans l'air, au Laboratoire d'Optique Appliquée (LOA), à Palaiseau. La concentration de l'énergie dans le temps et dans l'espace conduit à la formation de ce plasma, des électrons sont arrachés aux atomes. Cette installation fait partie de la plateforme "Attolab", dédiée aux études interdisciplinaires de dynamique ultra-rapide (dynamique électronique et nucléaire aux échelles de temps femtoseconde et attoseconde) dans les…

Photo
20170015_0012
Naissance d’un plasma au sein de la plateforme "Attolab", au LOA
20230026_0006
Open media modal

Grains d’amidon de blé, grossis 600 fois et visualisés sous une lumière polarisée croisée. Ils révèlent leur structure cristalline dont notamment une croix noire. Le projet AMIDON concerne la question de la transformation des végétaux par les premières populations sédentaires du début du Néolithique (environ 5200-4700 av. J.-C.), en Europe nord-occidentale. L’exploitation de plantes sauvages et cultivées a ainsi été mieux cernée, leur utilisation étant jusque-là très peu connue en raison de…

Photo
20230026_0006
Grains d’amidon de blé, grossis 600 fois et visualisés sous une lumière polarisée croisée
20230045_0001
Open media modal

De très fines tranches de roche sont découpées dans du tuf de Resson, afin d’être observées au microscope. La lumière traverse ainsi ces "lames minces" et révèle en détails leur contenu minéralogique et paléontologique. Dans cet échantillon, le tuf prend une teinte orangée due à la présence d’oxydes de fer. Le projet RESTAR porte sur l’étude d’un tuf calcaire, roche sédimentaire carbonatée, situé à Resson dans l’Aube. Les tufs se développent en présence d’eau, dans les rivières ou à proximité…

Photo
20230045_0001
De très fines tranches de roche sont découpées dans du tuf de Resson, afin d’être observées au microscope
20230043_0004
Open media modal

Gastéropode du genre "Trochacteon" récolté en Autriche, dans un gisement âgé d’environ 90 millions d’années, époque où les dinosaures étaient abondants. Quand des coquilles de cet âge sont préservées, leurs couleurs ont souvent disparu. La conservation exceptionnelle de ce fossile et son exposition sous lumière ultraviolette révèlent de petites bandes claires très fluorescentes, éléments constitutifs de son motif. Du vivant de l’animal, ces bandes devaient même être plus sombres. Les coquilles…

Photo
20230043_0004
Gastéropode du genre "Trochacteon" récolté en Autriche, dans un gisement âgé d’environ 90 millions d’années
20230046_0004
Open media modal

Examen au microscope numérique portable d'une couche picturale. L’étude permet de collecter des informations sur la touche du peintre, la superposition des strates ou l’état de conservation des films colorés. L’examen des traces des outils enregistrées sur ces images renseigne notamment sur la forme et la taille des sections des pinceaux ou des brosses du peintre. Le projet d’équipement RIR-Peint permet d’observer les peintures de chevalet grâce à ce système de réflectographie infrarouge. L…

Photo
20230046_0004
Examen au microscope numérique portable d'une couche picturale
20230020_0007
Open media modal

Tardigrade "Hypsibius exemplaris" vu, face ventrale, en microscopie confocale à balayage laser après traitement avec des produits qui colorent les muscles en vert et l’ADN en bleu. Les tardigrades sont des animaux mesurant environ 1 mm de long, pourvus de huit pattes et, pour certaines espèces comme celle-ci, d’une paire d’ocelles (organes sensibles à la lumière). "Hypsibius exemplaris" est transparent, ce qui permet de visualiser les structures internes en utilisant des colorants. Les…

Photo
20230020_0007
Tardigrade "Hypsibius exemplaris" avec les muscles colorés en vert et l'ADN en bleu, microscopie confocale laser
20220053_0016
Open media modal

Deux porte-échantillon dans la chambre d'analyse HAXPES, sur la ligne de lumière GALAXIES du synchrotron SOLEIL. Cette station expérimentale est dédiée à la photoémission de haute énergie, une technique spectroscopique qui permet d’étudier les propriétés des matériaux. Les synchrotrons sont des infrastructures capables d’accélérer à haute énergie des électrons dans un anneau de stockage. Ils émettent un rayonnement électromagnétique situé, selon les dispositifs, entre l’infrarouge et les rayons…

Photo
20220053_0016
Station expérimentale HAXPES, sur la ligne de lumière GALAXIES du synchrotron SOLEIL
20220090_0044
Open media modal

Mousse liquide élémentaire, faite de trois films de savon disposés en forme d'étoile à trois branches. La barre extérieure du cadre métallique qui supporte chaque film est mobile et sa position est contrôlée par un moteur : la superficie de chaque film peut ainsi changer à la demande et reproduire les déformations présentes au sein d'une mousse liquide en écoulement. A l'échelle millimétrique de ce montage fait à l'Institut de physique de Rennes (IPR), les écoulements de liquide dans la…

Photo
20220090_0044
Mousse liquide élémentaire, faite de trois films de savon disposés en forme d'étoile à trois branches
20220047_0037
Open media modal

Mesure interférométrique d’une optique en salle propre, visualisation des erreurs résiduelles de la surface optique par rapport à la forme désirée. A la fin du polissage, l’optique est testée dans des conditions environnementales contrôlées pour s'assurer que la courbure et la forme de la surface correspondent aux spécifications. Pour les optiques ultra-précises, l'écart entre les zone plus hautes (en rouge) et les zones en creux (bleu) ne dépasse pas quelques millionièmes de millimètre (nm)…

Photo
20220047_0037
Test final d’une optique en salle propre, mesure interférométrique
20220090_0002
Open media modal

Echantillon de matériau granulaire mis en place dans une machine de compression et illuminé par un rayonnement laser. Les interférences entre les différents rayons diffusés, permettent de mesurer de faibles déformations. La mesure de ces petites déformations permet de caractériser les comportements mécaniques du matériau. Cette mesure de déformation originale, basée sur la diffusion dynamique de la lumière, a été développée à l'Institut de physique de Rennes (IPR).

Photo
20220090_0002
Echantillon de matériau granulaire mis en place dans une machine de compression
20210158_0080
Open media modal

Prélèvement d'échantillons de microalgues (spiruline "Arthrospira platensis") cultivées de façon intensive en bioréacteur. L'objectif est d'étudier l'impact de la quantité et de la qualité de la lumière sur la composition biochimique et la production de biomasse. Ces microalgues sont souvent utilisées comme complément alimentaire et à ce titre, ce type de culture contribue à l’objectif de développement durable n°2 "Éliminer la faim, assurer la sécurité alimentaire, améliorer la nutrition et…

Photo
20210158_0080
Prélèvement d'échantillons de microalgues cultivées de façon intensive en bioréacteur
20210112_0003
Open media modal

Squelette de radiolaire "Dictyocorne profunda" d'une taille de 100 microns, prélevé en mars 2021 à 250 m de profondeur au large de la Rade de Villefranche-sur-Mer, à Point C. Ce spécimen est vivant, et ses pseudopodes "rayonnants" sont peuplés d’algues symbiotiques. Les radiolaires sont des organismes microscopiques unicellulaires du domaine des eucaryotes mesurant en général un à deux dixièmes de millimètres. Ils peuvent être trouvés dans la pénombre de la zone mésopélagique, entre la surface …

Photo
20210112_0003
Squelette de radiolaire "Dictyocorne profunda" prélevé au large de la Rade de Villefranche-sur-Mer
20210107_0076
Open media modal

Juvéniles de corb, "Sciaena umbra", marqués à l'aide d'un élastomère qui fluoresce sous lumière UV. Ces individus proviennent d'un lot élevé en laboratoire par la plateforme Stella mare à des fins de restauration écologique. 1 000 individus ont été relâchés en mer en 2021. Le marquage permet de distinguer ces individus lors des suivis en plongée de ceux issus des pontes du milieu. La plateforme Stella mare est dédiée à l’ingénierie écologique marine et littorale. Elle réunit scientifiques,…

Photo
20210107_0076
Juvéniles de corb marqués, élevés à des fins de restauration écologique par Stella mare
20210155_0040
Open media modal

Pièce de polymère dopé en clusters métalliques émissif dans le rouge proche infrarouge. Elle est déposée dans un creuset en quartz sur un support de mesure de propriétés d'émission. Ici, la pièce de polymère est irradiée avec une lumière UV afin qu'elle luminesce. Ces matériaux sont utilisables dans les domaines de l'énergie et de la santé.

Photo
20210155_0040
Pièce de polymère dopé en clusters métalliques émissif dans le rouge proche infrarouge
20200093_0002
Open media modal

Produit dérivé du 2-phénylbenzoxazole. Fluorescent à l'état solide, il a été broyé dans un mortier. Une lampe UV permet d'exciter le produit présent dans le mortier, ici à une longueur d'onde de 365 nm, ce qui permet de l'observer à une longueur d'onde inférieure à celle de la lumière du visible. Le produit broyé est analysé pour calculer son rendement quantique de fluorescence à l'état solide. Le rendement quantique d'un même produit peut être différent car les molécules ont un réarrangement…

Photo
20200093_0002
Formulation de nanoparticule fluorescente
20200036_0001
Open media modal

Détection par immunofluorescence de kératine 5 (vert), de kératine 7 (rouge), et d'un marqueur des cils, la tubuline acétylée (mauve) dans des cellules épithéliales nasales en culture 3D. L’épithélium pulmonaire est le tissu protecteur de l’appareil respiratoire. Il est composé de plusieurs types de cellules répondant à des fonctions précises, comme la production et l’évacuation du mucus, ainsi que de cellules basales progénitrices à partir desquelles les cellules spécialisées sont produites…

Photo
20200036_0001
Cellules épithéliales nasales en culture 3D
20200070_0001
Open media modal

Acanthaire, "Acantharea" et micro-algues symbiotiques intracellulaires (cellules jaunes). Cette image a été réalisée dans le cadre d'une étude de la symbiose entre les acanthaires et la micro-algue "Phaeocystis", deux micro-organismes du plancton marin. Cette étude a montré que cette forme unique de symbiose profite essentiellement aux acanthaires (hôtes). L'architecture cellulaire et le métabolisme des micro-algues sont vraisemblablement modifiés en symbiose par l'acanthaire pour bénéficier…

Photo
20200070_0001
Acanthaire et micro-algues symbiotiques intracellulaires
20200067_0001
Open media modal

Neurones pyramidaux des couches corticales supérieures d’un cortex de souris "Brainbow". Cette technique génétique permet de marquer les neurones de manière individuelle, grâce à la combinaison de molécules fluorescentes produisant une centaine d’étiquettes de couleurs différentes. On peut ainsi visualiser les circuits neuronaux en distinguant clairement les neurones adjacents. Ce rendu 3D est obtenu grâce à la microscopie multiphotonique multicouleur sérielle ChroMS.

Photo
20200067_0001
Neurones pyramidaux dans un cortex de souris "Brainbow"
20180074_0021
Open media modal

Miroirs à 45 °C sur lesquels un laser vient se réfléchir pour envoyer de la lumière au centre du télescope MéO, sur le plateau de Calern, à l'observatoire de la Côte d'Azur. MéO est un télescope Ritchey-Chrétien d'1,50 m de diamètre utilisé pour des mesures par télémétrie laser de la distance entre la Terre et des satellites. Il possède deux axes de rotation : vertical (azimut) et horizontal (élévation). Les satellites observés sont équipés de rétro-réflecteurs et la Lune, satellite naturel, en…

Photo
20180074_0021
Miroirs sur lesquels un laser se réfléchit pour envoyer la lumière au centre du télescope MéO
20180074_0023
Open media modal

Réglage du doublage en fréquence d'un laser infrarouge à 1 064 nm pour obtenir du vert à 532 nm. Dans cette salle, l’impulsion laser est produite dans l’infrarouge et amplifiée, puis doublée dans un cristal de titanyl phosphate de potassium (KTP). Ce laser est utilisé pour des mesures par télémétrie laser de la distance entre la Terre et des satellites avec le télescope MéO, sur le plateau de Calern, à l'observatoire de la Côte d'Azur. Les satellites observés sont équipés de rétro-réflecteurs…

Photo
20180074_0023
Laser infrarouge utilisé par le télescope MéO pour les mesures de distance Terre-satellite
20180077_0004
Open media modal

Expérience de photooxygénation sensibilisée par le rose de Bengale dans un microréacteur continu éclairé par un panneau de LED dans le domaine du visible, dans lequel des écoulements gaz-liquide de Taylor sont générés. L’objectif est de développer un procédé continu pour la production verte par photooxygénation sensibilisée (génération d’oxygène singulet) de molécules d’intérêt pour la chimie fine et l’industrie pharmaceutique. Pour cela des microréacteurs éclairés par des LED ont été conçus…

Photo
20180077_0004
Expérience de photooxygénation sensibilisée par le rose de Bengale en microréacteur continu
20180043_0002
Open media modal

Cavité Fabry-Perot réalisant le doublage de fréquence d’un laser rouge à 626 nanomètres, le transformant en rayonnement ultraviolet à 313 nanomètres pour assurer le refroidissement des ions béryllium présents dans un piège à ions. Pour cela, la lumière rouge est enfermée dans une cavité optique, composée ici de quatre miroirs. Au sein de cette cavité se trouve un cristal non linéaire, bêta-borate de baryum (BBO), un doubleur de fréquence qui, lorsqu’il est fortement excité par la lumière rouge,…

Photo
20180043_0002
Cavité Fabry-Perot
20170090_0006
Open media modal

Système cardio-vasculaire d’un embryon de souris observé en microscopie binoculaire. Les cellules du cœur ont été colorées par fluorescence en bleu, en vert et en rouge par le biais de l’usage d’un transgène. Les chercheurs observent ici l’évolution de l’embryon afin de comprendre l'origine et la progression de la cardiopathie congénitale. Cette étude veut permettre un diagnostic et une surveillance plus précoces, ce qui améliorerait sensiblement la qualité de vie de certaines personnes…

Photo
20170090_0006
Observation du système cardio-vasculaire d’un embryon de souris
20170006_0011
Open media modal

Scientifique expérimentant un dispositif d'acquisition micro/macro photogrammétrique sur un détail de la fresque du Leviathan, peinte sur l'un des mur de la chapelle Notre-Dame-des-Fontaines de la Brigue, à cinq kilomètres du village médiéval de Brigue, dans les Alpes-Maritimes. Une équipe de chercheurs interdisciplinaires étudie les fresques, datant du XVe siècle, de la chapelle afin d'en comprendre les mécanismes de dégradation et ainsi de mieux les restaurer. Cette initiative s’inscrit dans…

Photo
20170006_0011
Acquisition micro/macro photogrammétrique dans la chapelle Notre-Dame-des-Fontaines
20170013_0007
Open media modal

Prismes du spectrographe de l’instrument SPIRou (SpectroPolarimètre InfraRouge), maintenus sur leurs montures mécaniques, via différents flexibles en aluminium spécialement étudiés par NRC-H (Victoria, Canada) pour les températures cryogéniques du spectrographe (80 kelvin soit près de - 200 °C). SPIRou est composé d'un spectropolarimètre dans l'infrarouge proche combiné à un vélocimètre de haute précision. Installé au foyer Cassegrain du télescope Canada-France-Hawaï (CFHT) fin 2017, SPIRou a…

Photo
20170013_0007
Prismes du spectrographe de l’instrument SPIRou
20170013_0036
Open media modal

Dernières vérifications d'alignement sur le spectrographe de l’instrument SPIRou (SpectroPolarimètre InfraRouge), en salle blanche, avant fermeture du cryostat. SPIRou est composé d'un spectropolarimètre dans l'infrarouge proche combiné à un vélocimètre de haute précision. Installé au foyer Cassegrain du télescope Canada-France-Hawaï (CFHT) fin 2017, SPIRou a été conçu pour détecter des exoplanètes jumelles de la Terre, habitables, dans les systèmes planétaires des étoiles naines rouges,…

Photo
20170013_0036
Dernières vérifications d'alignement sur le spectrographe de l’instrument SPIRou
20170102_0007
Open media modal

Préparation d'un composé organométallique par échange de ligand sous irradiation en utilisant un ruban de diodes électroluminescentes (LED). La chimie développée au sein du Laboratoire Hétérochimie Fondamentale et Appliquée combine recherche fondamentale de pointe (structures chimiques inusuelles, modes de liaisons originaux, nouvelles transformations chimiques) et des terrains d’applications dans des domaines à forts enjeux, tels que la catalyse et la nanochimie.

Photo
20170102_0007
Préparation d'un composé organométallique par échange de ligand sous irradiation
20160027_0009
Open media modal

Diode électroluminescente organique DELo (OLED : Organic Light-Emitting Diode) développée au Laboratoire de physique des interfaces et des couches minces, en collaboration avec l’équipe MACSE de l’institut des sciences chimique de Rennes. L’objectif consiste à réaliser des OLEDs bleues de qualité et flexibles, des FOLEDs (Flexible organic light-emitting diode). Le caractère innovant de celles-ci repose sur leurs performances dans le bleu et le fait de coupler fluorescence retardée et lumière…

Photo
20160027_0009
Diode ÉlectroPhosphorescente Organique (PhOLED)
20150001_0559
Open media modal

Préparation d'un textile "fibres optiques", à éclairage latéral connecté à des LEDs UV, placé dans un réacteur pour la dépollution de l'air. Le textile lumineux, mis au point par la société Brochier Technologies, est rendu photocatalytique en collaboration avec le laboratoire IRCELYON. Enduit de photocatalyseur, il permet la dégradation photocatalytique de mélanges de composés organiques volatils (COV) dans l'air. Les COV sont impliqués dans la pollution atmosphérique. La photocatalyse est un…

Photo
20150001_0559
Textile "fibres optiques" dans un réacteur pour la dépollution de l'air

CNRS Images,

Nous mettons en images les recherches scientifiques pour contribuer à une meilleure compréhension du monde, éveiller la curiosité et susciter l'émerveillement de tous.