{"id":3230,"date":"2012-07-02T16:21:37","date_gmt":"2012-07-02T14:21:37","guid":{"rendered":"http:\/\/sciencetonnante.wordpress.com\/?p=3230"},"modified":"2012-07-02T16:21:37","modified_gmt":"2012-07-02T14:21:37","slug":"quel-est-lobjet-le-plus-fin-du-monde","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2012\/07\/02\/quel-est-lobjet-le-plus-fin-du-monde\/","title":{"rendered":"Quel est l’objet le plus fin du monde ?"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>Cela fait plusieurs fois que j’entends attribuer le titre d’objet le plus fin du monde dans des domaines assez diff\u00e9rents de la physique. Alors j’ai d\u00e9cid\u00e9 de me pencher sur la question.<\/p>\n

Pour commencer, qu’est-ce que j’entends par \u00ab\u00a0un objet fin\u00a0\u00bb ? Je vais supposer que c’est un corps dont l’\u00e9paisseur est beaucoup plus faible que sa largeur et sa longueur<\/strong>.<\/p>\n

Pour un objet dont on connait l’\u00e9paisseur et les dimensions (largeur ou longueur), on peut simplement quantifier sa finesse en faisant le rapport des deux. <\/p>\n

Des objets de la vie courante<\/h3>\n

Prenons un exemple : une lame de rasoir a une taille de quelques centim\u00e8tres, mais son \u00e9paisseur est de quelques centaines de microns. Si on divise \u00ab\u00a0quelques centim\u00e8tres<\/em>\u00a0\u00bb par \u00ab\u00a0quelques centaines de microns<\/em>\u00ab\u00a0, on obtient environ 100. La lame de rasoir est 100 fois plus large qu’elle n’est \u00e9paisse.<\/strong> Alors est-ce qu’on peut faire mieux que 100 ?<\/p>\n

Consid\u00e9rons une feuille de papier : son \u00e9paisseur est d’environ 100 microns. Quant \u00e0 sa taille, elle peut atteindre 1 m\u00e8tre (par exemple en format A0). Si je fais le rapport des deux, j’obtiens 10 000<\/strong> ! Beaucoup mieux que la lame de rasoir !<\/p>\n

Le cas du fameux graph\u00e8ne<\/h3>\n

\"\"<\/a>Passons \u00e0 des choses plus exotiques : le graph\u00e8ne. Vous savez, cet \u00e9trange mat\u00e9riau constitu\u00e9 d’atomes de carbone qui sont arrang\u00e9s de mani\u00e8re hexagonale pour former une feuille. Le graph\u00e8ne a valu a ses d\u00e9couvreurs le prix Nobel de physique en 2010, et peut \u00eatre obtenu par un proc\u00e9d\u00e9 en apparence assez simple : l’exfoliation<\/strong>. On part d’un morceau de graphite (comme une mine de crayon) qui est lui aussi constitu\u00e9 d’atomes de carbone, on colle du scotch dessus et on tire ! Si on a de la chance, on peut d\u00e9tacher une feuille de graph\u00e8ne n’ayant qu’un atome d’\u00e9paisseur. Sinon on peut r\u00e9p\u00e9ter l’op\u00e9ration jusqu’\u00e0 obtenir le r\u00e9sultat d\u00e9sir\u00e9.<\/p>\n

Alors vu qu’il n’a qu’un atome d’\u00e9paisseur, le graph\u00e8ne est-il l’objet le plus fin du monde ?<\/strong> Son \u00e9paisseur est certes celle d’un atome, c’est-\u00e0-dire quelques angstr\u00f6ms, mais quelle est sa taille ? D’apr\u00e8s ce que j’ai pu trouver (*), la taille d’un \u00ab\u00a0p\u00e9tale\u00a0\u00bb de graphite n’exc\u00e8de g\u00e9n\u00e9ralement pas quelques microns (voir ci-contre). Si on fait le rapport des deux, on trouve 10 000<\/strong>. Pas mal, mais pas mieux que la feuille de papier A0 !<\/p>\n

Des couches tr\u00e8s tr\u00e8s minces<\/h3>\n

Parmi les mat\u00e9riaux extraordinairement fins, il y a les couches qu’on d\u00e9pose par exemple sur du verre pour en faire des anti-reflets, pour leur donner une propri\u00e9t\u00e9 d’isolation thermique, ou plus r\u00e9cemment pour faire certains types de panneaux photovolta\u00efques. Le compos\u00e9 d\u00e9pos\u00e9 est g\u00e9n\u00e9ralement un m\u00e9tal (comme de l’argent), ou un oxyde (de titane, de silicium, etc.) Ces couches peuvent avoir une \u00e9paisseur d’\u00e0 peine 10 nanom\u00e8tres, et on sait les d\u00e9poser industriellement sur des surfaces de verre de plusieurs m\u00e8tres ! Si on fait le ratio, on obtient un bon facteur 100 millions<\/strong> !<\/p>\n

Oui mais c’est de la triche ! En effet ces couches sont d\u00e9pos\u00e9es sur un substrat<\/strong> qui est le verre. On ne peut donc pas les consid\u00e9rer comme des objets isol\u00e9s, et donc je les exclus de mon concours de l’objet le plus fin du monde !<\/p>\n

And the winner is … Saturne !<\/h3>\n

\"\"<\/a>A ma grande surprise, ce que j’ai trouv\u00e9 de plus fin au monde, ce sont les anneaux de Saturne<\/strong> ! En effet ceux-ci ont un diam\u00e8tre d’environ 200 000 kilom\u00e8tres, pour une \u00e9paisseur de seulement une dizaine de m\u00e8tres<\/strong>. Aussi surprenant que cela paraisse, il est possible de visualiser avec une lunette astronomique de d\u00e9butant cette structure situ\u00e9e \u00e0 plus d’1 milliards de kilom\u00e8tres…et qui ne fait que 10 m\u00e8tres d’\u00e9paisseur ! (pour les sp\u00e9cialistes, l’\u00e9paisseur des anneaux peut \u00eatre localement beaucoup plus importante).<\/p>\n

Bref, faisons notre calcul, si on divise le diam\u00e8tre des anneaux par leur \u00e9paisseur, on obtient 10 millions. Les anneaux de Saturne sont 1000 fois plus fins qu’un p\u00e9tale de graph\u00e8ne et qu’une feuille A0<\/strong>. Qui l’e\u00fbt-cru ?<\/p>\n

(*) D. Hug, Fabrication of single and bilayer graphene flakes,<\/em><\/p>\n

Billet inspir\u00e9 par une remarque d’Andr\u00e9 Brahic dans cette sympathique conf\u00e9rence <\/a>(seulement un petit quart d’heure !)<\/em><\/p>\n

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