2025 au PSI: rétrospective

Une tension d’exploitation de 4,3 volts est la limite magique pour les batteries lithium-ions commerciales que l’on utilise par exemple dans les voitures électriques. Une tension plus élevée permettrait d’obtenir une densité énergétique plus importante, mais elle endommagerait sérieusement les batteries actuelles. Des scientifiques du PSI ont développé une nouvelle méthode, qui permet de recouvrir la surface du pôle positif des batteries lithium-ions d’une couche protectrice. Cette couche peut prolonger la durée de vie des batteries tout en permettant des tensions d’exploitation susceptibles d’atteindre 4,8 volts. 

Que faut-il pour simuler des processus quantiques de manière réaliste? Exactement: un calculateur quantique. Dans le cadre d’une collaboration internationale avec Google, des scientifiques du PSI ont construit un simulateur quantique numérique-analogique innovant. Ce simulateur combine la puissance des calculateurs quantiques numériques avec la précision des simulateurs quantiques, analogiques jusque-là. Cette combinaison ouvre des possibilités pour des simulations complexes: du développement de nouveaux matériaux aux effets des médicaments dans le corps humain.

Les zéolithes sont partout: par exemple dans la litière pour chat, où elles neutralisent les odeurs désagréables, ou encore dans les poudres à lessive pour adoucir l’eau. Même si ces cristaux de silicium et d’aluminium sont largement répandus, les connaissances sur leur structure précise restaient très partielles. En combinant des rayons X mous et une spectroscopie spéciale, les scientifiques du PSI ont réussi à déterminer la position précise de l’aluminium dans le réseau cristallin. A l’avenir, ces connaissances pourraient être utilisées dans le secteur industriel pour développer des zéolithes sur mesure destinées à des catalyseurs. 

Les filtres à particules fines utilisés dans les usines, les bâtiments et les véhicules n’offrent pas encore une protection optimale. C’est ce qu’ont découvert des scientifiques placés sous la direction du PSI lors d’expériences menées dans la chambre CLOUD du CERN. CLOUD est la chambre de simulation la plus précise pour les processus atmosphériques. Les scientifiques ont découvert que les particules fines ne proviennent pas uniquement de particules carbonées issues de processus de combustion incomplets, mais qu’elles peuvent également se former à partir de gaz au cours de processus en plusieurs étapes. Les filtres à particules fines modernes ne devraient donc pas filtrer uniquement les particules solides des gaz d’échappement, mais aussi certains gaz précurseurs spécifiques.

Jeter juste un coup d’œil et être capable de poser un diagnostic médical: chez les médecins et les chercheurs, c’est un vœu de longue date. Avec Image2Reg, des scientifiques se sont rapprochés quelque peu de cet objectif. A partir d’images microscopiques de structures d’ADN, un outil IA apprend à prédire les maladies génétiques qui pourraient être présentes dans une cellule. Dans le même temps, l’IA utilise les images pour en apprendre davantage sur les interactions des gènes avec certaines maladies. De la sorte, Image2Reg pourrait être utile non seulement dans le diagnostic, mais aussi dans le développement de nouveaux médicaments pour les troubles génétiques en question.

L’ESA et le PSI ont beaucoup en commun: ces deux institutions font progresser l’innovation et contribuent au développement de nouvelles technologies complexes. En mai 2025, l’ESA a inauguré le Centre européen d’innovation en deep tech spatiale ou ESDI en étroite collaboration avec le PSI. L’ESDI a un site au Park Innovaare, à proximité immédiate du PSI. Il crée des instruments pour encourager l’innovation, tout particulièrement dans les domaines de la recherche quantique, des sciences des données et de la science de matériaux. Le but est de permettre l’avènement de technologies qui trouvent une application aussi bien sur Terre que dans l’espace.

Personne n’avait encore mesuré le rayon de charge du noyau atomique de l’hélium-3 avec autant de précision que le groupe international de recherche placé sous la direction du PSI. Le résultat: 1,97007 femtomètres. Pour ce faire, les scientifiques ont remplacé les électrons très légers de l’atome par un muon négatif nettement plus lourd. En plus de permettre de mesurer le rayon de ce noyau atomique, l’expérience des scientifiques a contribué à une meilleure compréhension des forces entre les éléments constitutifs de ce dernier.

La thérapie par radionucléides combine la recherche nucléaire et l’immunologie pour lutter de manière ciblée contre les cellules cancéreuses. Le lymphome est particulièrement difficile à traiter, car une partie des cellules tumorales circule dans le sang du patient à travers tout l’organisme. En collaboration avec l’Hôpital universitaire de Berne, les scientifiques du PSI développent un nouveau traitement pour ce type de cancer: des anticorps spéciaux qui se lient de manière ciblée aux cellules cancéreuses. Ces anticorps sont couplés à un radionucléide, le terbium-161. Cette substance émet également un rayonnement à très courte portée, inférieure à un micromètre. Ainsi, seules les cellules tumorales situées à proximité immédiate sont combattues de manière ciblée.

Le 21 août 2025, le Conseiller fédéral Guy Parmelin a solennellement inauguré la nouvelle Source de Lumière Suisse SLS, marquant l’achèvement de sa mise à niveau. Bien avant cette rénovation, la SLS a permis des recherches novatrices pendant 24 ans. Le nouvel anneau de stockage a exactement la même circonférence que son prédécesseur (288 mètres), mais il fournit une lumière jusqu’à 1000 fois plus intense. Grâce aux nombreuses mesures de modernisation qui ont été prises, la grande installation de recherche consomme également environ 33 pour cent de courant en moins. 

Le vanadium est un métal dont les applications sont nombreuses, notamment dans l’industrie du bâtiment ou encore dans le domaine du stockage énergétique. Bien que la croûte terrestre recèle des gisements suffisants, l’approvisionnement de l’industrie en vanadium reste inadéquat. Les prix fluctuent fortement, ce qui freine les investissements. Les scientifiques du Centre des sciences de l’énergie et de l’environnement du PSI ont donc créé une base de données qui regroupe les gisements mondiaux de vanadium, les quantités extraites, les prix et bien d’autres informations. Cette «carte mondiale vivante» vise à fournir une base fiable pour les décisions d’investissement et d’ordre politique, mais aussi à rendre le marché du vanadium moins volatil.

La spermine, une protéine propre à l’organisme, régule de nombreux processus corporels, comme la croissance et la division cellulaires. Mais des scientifiques du PSI ont découvert que la spermine contribue également à l’élimination de dépôts de structures protéiques liés à certaines maladies neurodégénératives. La spermine lie les petits amas de protéines entre eux pour former des agrégats plus gros, que l’organisme peut ensuite éliminer plus facilement. Ces découvertes pourraient servir au développement de nouveaux traitements contre la maladie d’Alzheimer. 

Le cerveau est l’un des systèmes biologiques les plus complexes au monde. C’est ce qu’ont démontré des scientifiques du PSI en examinant un minuscule fragment de cerveau de souris à l’aide de rayons X à haute résolution. Un millimètre cube de tissu cérébral contenait environ 100 000 neurones connectés entre eux par près de 700 millions de synapses et 4 kilomètres de «câblage».