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Des bactéries conduisent à une émission record de rayons X durs

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Qui pourrait croire que des êtres vivants sont capables d'émettre des rayons X ? Et pourtant, bien qu'elles soient détruites par le processus, c'est bien ce que font des bactéries très communes bombardées par des impulsions lasers. Le phénomène, dopé par la nanotechnologie, conduit même à un facteur d'amplification record de la luminosité de précédentes expériences de conversion de la lumière visible ou infrarouge en rayons X durs.

Escherichia coli, une bactérie commune, mais dont certaines souches sont toxiques. © DR

De prime abord, lorsque l'on apprend l'existence d'un article sur le phénomène, on pense qu'il ne peut être vrai que quelque part dans une partie du multivers où les lois de la physique rendent réel le monde des X-mens, mais pas dans notre univers observable. On pourrait penser aussi qu'il s'agit d'un de ces articles scientifiquement douteux qui réussit à être publié dans un journal de médiocre réputation. Mais il semble bel et bien qu'il ne soit rien de tout cela en ce qui concerne la découverte faite par des chercheurs du célèbre Tata Institute of Fundamental Research (TIFR), un organisme de recherche scientifique indien situé à Bombay.

Dans l'article publié dans Optics Express, les physiciens font état d'une amélioration par un facteur 100 de l'intensité des rayons X émis par une plaque de verre sous l'action de la lumière d'un laser infrarouge femtoseconde. D'ordinaire, il se forme en effet une sorte de plasma ou des électrons chauds émettent des rayons X. On cherche sans cesse des sources compactes ou commodes de rayons X en raison de leur nombreuse application, que ce soit pour faire de la lithographie ou étudier et caractériser la structure de matériaux, de molécules et même de cellules vivantes.

En ordonnée l'intensité des rayons X émis par des bactéries soumises à des impulsions lasers dans l'infrarouge et en abscisse l'énergie des photons laser en millier d'électron-volts. Les émissions des bactéries dopées avec des nanoparticules d'argent (Ag) sont en oranges. celles sans ces particules sont en vert.

En ordonnée l’intensité des rayons X émis par des bactéries soumises à des impulsions lasers dans l’infrarouge et en abscisse l’énergie des photons laser en milliers d’électrons-volts. Les émissions des bactéries dopées avec des nanoparticules d’argent (Ag) sont en orange, celles sans ces particules sont en vert. © Tata Institute of Fundamental Research

Une luminosité X accrue avec des bactéries dopées aux nanoparticules

Pour cela il faut bien sûr disposer de sources de rayons X suffisamment intenses dans une bande de longueur d'onde et donc d'énergie adéquate. Ce que montrent les travaux des chercheurs indiens c'est qu'il suffit de recouvrir la plaque de verre par une population de bactéries très communes, la fameuse Escherichia coli, pour obtenir une amplification d'un facteur 100 de la luminosité. Le résultat obtenu se trouve dans une bande d'énergie comprise entre 50 et 300 keV, ce qui correspond à des rayons X durs puisque leurs énergies sont supérieures à 10 keV.

La cause de ce phénomène surprenant est connue des chercheurs. Il s'agit des micros et nanostructures propres à cette bactérie. Forts de cette connaissance, ils ont réussi à obtenir un facteur d'amplification de 100 supplémentaire. Pour réaliser cet exploit, ils ont fait croître les bactéries dans une solution de chlorure d'argent. Cela a conduit à la formation de nanoparticules d'argent à l'intérieur des micro-organismes.

Au final, les physiciens ont donc obtenu une génération de rayons X durs à partir d'un faisceau laser 10.000 fois plus lumineux que dans les précédentes expériences. Il s'agit d'un record en ce qui concerne la conversion d'un rayonnement laser en rayonnement X.

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