L’ILL réunit la communauté mondiale des neutroniciens, pour relever les plus grands défis de la société
10-12 octobre 2018 – WTC, Grenoble
L’Institut Laue-Langevin (ILL), la première installation de recherche européenne en science neutronique, accueille la communauté mondiale pour débattre de l’avenir scientifique, et mettre en valeur la recherche de pointe dans ce domaine.
Depuis plus de 50 ans l’ILL abrite des recherches d’importance mondiale, académiques et industrielles, et apporte sa pierre pour résoudre les plus grands défis de la société actuelle : améliorer la santé de l'humanité, développer des solutions énergétiques plus vertes et des technologies plus efficaces. La science des neutrons est essentielle à l’impact scientifique de l’Europe.
L’arrivée prochaine d’une nouvelle installation de science neutronique, la source européenne de spallation de Lund (ESS), souligne une nouvelle fois l’importance incontestable des neutrons. La communauté scientifique a besoin d’installations neutroniques variées, et complémentaires entre elles, pour faire progresser un large éventail de domaines de recherche.
L’ILL et l’ESS ont joint leurs forces pour inviter à Grenoble leur communauté d'utilisateurs, du 10 au 12 octobre. Il s’agit d’un évènement scientifique majeur qui permettra de présenter les derniers développements technologiques et scientifiques. L’enjeu pour les chercheurs est de façonner ensemble les services du futur.
Comme l’a dit en introduction le professeur Helmut Schober, directeur de l'ILL : «En associant nos utilisateurs aux discussions sur la conception de nos futurs outils, nous pourrons répondre à leurs besoins et obtenir les meilleurs résultats scientifiques pour l'Europe et au-delà. Cette réunion est donc une opportunité passionnante pour la communauté des neutroniciens, qu’ils soient utilisateurs scientifiques ou industriels, de concevoir la manière dont les neutrons continueront à soutenir les développements scientifiques et technologiques dans les domaines les plus pertinents pour la société. »
La puissante source de neutrons de l’ILL alimente une quarantaine d’instruments aux technologies avancées, mis à jour en permanence et modernisés pour répondre aux besoins des scientifiques. 132 millions d'euros, répartis sur trois programmes de modernisation, ont été investis depuis 2000. La réunion permettra de faire le point sur les réalisations du programme actuel de modernisation des instruments de l'ILL, Endurance I. 40,3 millions supplémentaires sont prévus d'ici 2023 pour le prochain programme, Endurance II, les dix prochaines années.
L’ESS, qui prendra à terme le relais en tant que leader européen, est en phase de construction. Il sera opérationnel en 2025 et devrait fonctionner à pleine puissance d’ici 2030.
Le Professeur Helmut Schober, Directeur de l'ILL, accueille les participants de la réunion des utilisateurs
Quelques exemples d’avancées scientifiques récentes
• Recréer les origines de la vie sur Terre –
Les débuts de la vie restent mystérieux. Pour comprendre comment tout a commencé, nous devons examiner les conditions qui pourraient avoir conduit à la création de la première cellule vivante. Les chercheurs recréent en laboratoire le même environnement volcanique et rude de la Terre primitive, en créant le premier laboratoire dédié à répondre à la question des conditions idéales pour favoriser la vie. Les neutrons provenant de sources telles que l'ILL permettront de surveiller de près l'évolution de la vie dans ces environnements. 1
• Mesurer l'impact de la pollution de l'air sur nos poumons
Les neutrons sont un outil précieux et non-perturbateur pour voir comment les membranes et les cellules sont organisées. Afin d'identifier la manière dont les cellules de notre corps sont affectées par une mauvaise qualité de l'air, les chercheurs ont utilisé des instruments de pointe de l'ILL pour analyser les effets de faibles niveaux de polluants, tels que les nanoparticules de carbone, sur la muqueuse des poumons.2
• De meilleures solutions d'ingénierie grâce à l'utilisation de neutrons
Dans la vie courante nous nous appuyons sur des matériaux utilisés dans des environnements et des conditions extrêmement difficiles ; ainsi par exemples les moteurs des avions ou des centrales nucléaires doivent fonctionner à des températures extrêmement élevées ou dans des environnements très agressifs. Sans une compréhension en profondeur du comportement de ces matériaux, du niveau atomique à l’échelle du composant, on va inévitablement vers une "ingénierie excessive" des composants, c’est-à-dire qu’ils sont fabriqués plus volumineux que nécessaire. Alors que nous essayons d'améliorer l'efficacité énergétique des transports et de réduire notre empreinte carbone, la taille de ces pièces doit être optimisée sans en réduire la sécurité. Les chercheurs utilisent des instruments de premier plan au niveau mondial à l’ILL et dans d’autres installations de diffusion de neutrons pour effectuer une telle analyse sur des composants de grande taille – y compris des pièces en taille réelle même sur des composants de taille réelle de moteurs d'aéronefs.3
• Révéler les secrets du magnétisme
L'impact intrigant du magnétisme a joué un rôle majeur dans la société moderne, comme il a révolutionné le stockage de nos données. L’étude des réseaux multi-ferroïques - la capacité de contrôler le magnétisme non seulement par le biais de courants électriques, mais aussi par la tension - est particulièrement importante de nos jours, car elle pourrait un stockage plus économe en énergie. La diffusion des neutrons est la clé pour débloquer de nouveaux niveaux de compréhension du magnétisme.4
• Explorer de nouveaux matériaux pour améliorer la conception des médicaments –
Les protéines membranaires jouent un rôle clé dans la conception future des médicaments, mais elles sont difficiles à étudier car elles perdent souvent leur structure et leur fonction si elles sont séparées de leur environnement habituel. De nouvelles méthodes qui capturent la protéine dans un nanodisque lipide-polymère, combinées aux avancées des expériences en matière de diffusion neutronique, aideront à étudier ces protéines d’une manière jusqu’à présent impossible. Cela mènera potentiellement à de nouvelles avancées en matière de découverte de médicaments.5
• Trouver les meilleurs matériaux pour le stockage d'énergie –
Le stockage est un enjeu essentiel pour les énergies renouvelables telles que l’éolien et le solaire, et joue un rôle clé dans le développement des véhicules électriques. Cependant, pour stocker cette énergie dans la pratique, nous devons être en mesure de prédire correctement la durée de vie des matériaux utilisés, tels que ceux trouvés dans les cellules au lithium ionique utilisées par les voitures électriques. Les neutrons permettent aux chercheurs d'analyser en temps réel les matériaux et les processus impliqués dans les futures batteries.6
• Concevoir des médicaments anti-VIH plus efficaces
Le VIH-1, le virus qui cause le sida, est un grave problème de santé dans le monde. La protéase du VIH-1, une enzyme responsable de la maturation du virus, est une cible clé pour la conception de médicaments pour le VIH-1, car sans l'activité de cette enzyme, les virions du VIH-1 ne sont pas infectieux, stoppant ainsi le développement du SIDA. La conception de ces médicaments a été guidée par la connaissance des structures de la protéase du VIH-1 telles que déterminées par la cristallographie aux rayons X et par neutrons, cette dernière recherche ayant été réalisée à l'aide de ressources de l'ILL et de l'ORNL. Avec un portrait plus détaillé de la liaison du médicament à cette enzyme, les chercheurs disposent désormais de nouveaux moyens d'améliorer la liaison et de réduire la résistance de cette enzyme.7
1 Maikel C. Rheinstadter, McMaster University
2 Katherine Thompson, Birkbeck, University of London
3 Michael Preuss, University of Manchester
4 Markus Braden, Universitat zu Koln
5 Karen Edler, University of Bath
6 Helmut Ehrenberg, Karlsruhe Institute of Technology (KIT)
7 Andrey Kovalevsky, Oak Ridge National Laboratory