Sujet 1: Le Trésor d'Arrakis

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Dans le cycle de Dune, de Frank Herbert, l’Épice, produite par les vers des sables géants de la planète Arrakis, est considérée comme la merveille de l’univers, substance ayant permis à l’Humanité d’accéder à la prescience, à la longue vie et au voyage interstellaire. Elle est décrite assez vaguement dans l’Encyclopédie de Dune comme un biopolymère hydrophile, possédant une odeur proche de la cannelle, d’une couleur changeante selon son environnement (tantôt orange, tantôt d’un bleu luminescent), cette couleur étant due à des structures proches des hèmes. Ce n’est que tardivement dans la saga que sa synthèse se voit maîtrisée, et elle est auparavant une ressource à l’occurrence unique, un trésor inestimable.

• À partir de la description qui en est faite dans l’Encyclopédie, peut-on proposer une structure plus précise pour l’Épice, et une synthèse (bioinspirée si possible !) permettant d’y aboutir ? Quelles seraient les propriétés « réelles » de cette structure en chimie, et quelles applications concrètes pourrait-on en faire au laboratoire (réactivité, catalyse, propriétés physiques) ?

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Sujet 2: Gâteaugraphie des nuages

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La cuisine regorge de métaphores complètes et prononcées pour vanter la légèreté des préparations et la quintessence des textures des desserts qu’on cherche à préparer : mousses ou crèmes « aériennes », soufflés « prêts à s’envoler », sans parler des fameuses « îles flottantes » !

Pourquoi ne pas prendre ces métaphores au pied de la lettre, et tenter de générer des recettes qui permettent de cuisiner de véritables nuages délicieux à manger, décollant de leur plat au moment d’être servis, pour stupéfaire ses convives ?

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​• Proposer une recette qui permette, après cuisson ou tout autre mode de transformation des ingrédients inspiré de la chimie de laboratoire, de générer des gâteaux qui s’envolent au moment d’être servis. L’ensemble devra bien évidemment être (théoriquement) comestible !

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Sujet 3: La Planète frappée par la foudre

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Dans le carnet de bord d’un vaisseau spatial revenu d’une mission dans l’univers lointain, on peut lire cette phrase intrigante. « Parmi toutes les planètes sur lesquelles on a découvert une forme de vie proche de la nôtre, reposant sur les acides aminés, celle-ci est probablement la plus mystérieuse. Balayée de courants électriques, à la terre conductrice, recouverte de mares d’eau, d’ammoniac et d’autres liquides simples, sans cesse frappée par la foudre, les organismes ont pourtant pu s’y développer malgré des conditions qu’on pourrait croire parmi les plus hostiles »

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• Comment les acides aminés ont-ils pu se former à la surface d’une telle planète, et ensuite s’organiser en protéines ? Quels endroits sur cette planète ont pu être les plus favorables à cette formation ? La chiralité a-t-elle pu émerger du fait de cette activité électrique intense ? On cherchera à reproduire au laboratoire les réactions pouvant s’y être produites pour modéliser l’apparition de la vie dans de telles conditions.

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Sujet 4: Le rêve de Lycurgue

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Vase romain daté du IVe siècle de notre ère, la coupe de Lycurgue est à la fois un chef d’œuvre de l’artisanat antique, et un objet fascinant qu’on pourrait croire à la pointe des nanotechnologies les plus modernes. Par un éclairage ambiant, elle est d’un ton vert olivâtre, et se pare d’un rouge puissant lorsque l’éclairage provient de son intérieur – ce qu’on est parvenu à expliquer, seulement au tournant des années 1990, comme étant dû à la présence de nanoparticules d’or et d’argent.

Si un tel objet se révélait déjà possible pour l’état des techniques de l’époque, on peut se surprendre à rêver de la complexité qui pourrait être atteinte avec les connaissances actuelles !

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• Proposer un matériau inorganique, qui pourrait être un verre ou en posséder la transparence, façonnable en un vase ou un autre contenant, et dont la couleur varie autant que possible suivant les éclairages auxquels on pourrait le soumettre. Peut- on proposer une recette pour permettre à l’artisanat de l’époque de réaliser ce matériau ?

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Sujet 5: L'incunable nostalgique

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« Peut-être que si j’étais plus jeune, plus fringant, on se prendrait d’envie de me dépoussiérer, on aimerait à me relire », radotait, du haut de son étagère, l’incunable nostalgique. « Et nous, peut-être qu’avec un peu plus de ton âge et de ta patine, on nous trouverait le charme du suranné, le lustre d’antan ; on nous reconnaîtrait sagesse et pas seulement savoir ! », lui répondaient, avec humeur, ses jeunes collègues à l’arrogante reliure. Qu’il est pénible d’avoir une bibliothèque qui se chamaille sur le goût perdu de ses années lointaines, ou son envie de se confronter plus vite au temps !

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• Comment serait-il possible de redonner à ce vieux livre morose, l’apparence (en tous points, couleurs, odeur, textures !) du jour de son édition ? D’offrir à ces publications à peine parues mais déjà si pressées, un traitement pour leur donner l’apparence (en tous points également) de dizaines voire centaines d’années d’âge ?

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Sujet 6: La chimie POP (et ses réacteurs CORN)

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Les grains de maïs éclatent, se muent en pop corn, par des mécanismes mobilisant des pressions phénoménales à notre échelle et dans des environnements quotidiens. On parvient ainsi à les estimer à plusieurs milliers de fois la valeur de la pression atmosphérique, soit plus qu’au point le plus profond des océans !

La pression est un paramètre important, quoique souvent peu étudié, dans les chemins mécanistiques possibles à partir des précurseurs d’une réaction. Avec un « grain » de folie, pourrait-on imaginer accéder à cet univers singulier de la piézochimie, par le biais d’un bon bol de pop corn ?

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• Peut-on utiliser des grains de maïs (ou des systèmes équivalents sur le principe, et simples d’usage) en tant que réacteurs pour réaliser des réactions originales, qui ne seraient pas possibles en conditions conventionnelles, en tirant profit du climax de pression obtenu au moment de faire éclater le grain en pop corn ?

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Sujet 7: Tous les tissus mènent au nord

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Parmi les animaux dotés de « super-pouvoirs », on peut retrouver les oiseaux migrateurs, capables de s’orienter en vol au cours de leurs longs périples en percevant le champ magnétique terrestre. Ces propriétés de magnétotaxie sont permises par des organelles spécialisées : les magnétosomes, qu’on retrouve au niveau des membranes plasmiques de certaines de leurs cellules.

N’étant pas dotés d’un tel sixième sens aussi fin pour notre orientation, nous autres humains nous retrouvons bien penauds au moment de retrouver notre chemin en l’absence de boussole ou de GPS, si nous nous perdons dans la nature… sauf si les chimistes parviennent à nous préparer de véritables costumes de superhéros magnétosensibles. Pigeon vengeur, super-oie, le nom ne sera ensuite qu’une formalité à trouver !

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• Peut-on générer une fibre qui ait la propriété de changer de texture ou de couleur selon qu’on l’oriente vers le Nord ou une autre direction ? Peut-on en faire une étoffe voire un habit qui permette, avec style, de s’orienter sans boussole dans les grands espaces ?

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Sujet 8: Carnaval fractal

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Le caractère fractal d’une structure se manifeste par sa capacité à se ressembler à plusieurs échelles, qu’on zoome ou qu’on dézoome, à ce qu’« une partie ressemble à son ensemble ». La nature regorge d’exemples de cette propriété fascinante : bassins hydrographiques, frondaisons des arbres, structures des cyclones, réseaux de vaisseaux sanguins ou encore coquilles de mollusques, sont autant d’exemples présentant un caractère fractal plus ou moins marqué.

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• Peut-on générer par réaction chimique des objets possédant des caractères fractals marqués à différentes échelles (microscopique, mésoscopique, macroscopique) ? Est-il possible de rendre ces objets « aussi fractals que possibles » et d’en caractériser le « pouvoir fractal » ? Quelles propriétés concrètes ce caractère fractal leur confère-t-il, pour une utilisation en chimie ou ailleurs ?