ARMONK, NY – 06 juillet 2015: Selon un article publié aujourd'hui dans la revue Nature Nanotechnology, les scientifiques ont découvert un phénomène selon lequel l'utilisation de nanotubes de carbone, dans des conditions spécifiques, pourrait conduire à un filtrage de l'eau plus efficace engendrant moins de dépenses et réduisant l’impact sur l'environnement.

L'étude des chercheurs en nanotubes - matériau qui se révèle prometteur pour une variété de technologies - a eu lieu grâce à un superordinateur virtuel créé par IBM (NYSE: IBM). Sur cette plate-forme, les bénévoles canalisent la puissance de leurs appareils informatiques pour les scientifiques qui l'utilisent pour mener des simulations.

Les nanotubes de carbone - minuscules structures creuses faites d'un matériau lié au graphite dans des crayons - sont si petits qu'ils peuvent filtrer les impuretés de l'eau qui coule à travers eux. Initialement, la communauté scientifique s’attendait à ce que leur diamètre étroit ralentisse le débit de l'eau. Étonnamment, les premières expériences ont démontré que, contrairement aux attentes, l’eau passait sans empêchement à travers les nanotubes.

Pour en comprendre les raisons , une équipe de chercheurs internationaux éminents, dirigée par des scientifiques de l'Université de Tsinghua, a entrepris une étude de simulation numérique de grande envergure et sans précédent, alimentée par le World Community Grid d'IBM. Les simulations antérieures effectuées par la communauté scientifique n’ont pas permis d'étudier le processus à un débit d’eau réaliste car ceci aurait demandé une capacité informatique plus coûteuse que généralement disponible.

Les nouvelles simulations ont été effectuées en utilisant la capacité informatique massive du crowdsourcing du World Community Grid d'IBM, laquelle a révélé que, sous certaines conditions, les vibrations naturelles, thermiques aléatoires d'atomes dans les nanotubes pourraient avoir un effet significatif sur l'eau qui bouge à travers eux. Les chercheurs ont découvert que ces vibrations, appelées phonons, peuvent en fait améliorer le taux de diffusion de l'eau - une sorte de flux - de plus de 300%, à la suite d'une friction réduite.

Des chercheurs, dirigés par le Centre de l'Université de Tsinghua pour Nano et Micro Mécanique à Pékin, ont effectué de vastes simulations utilisant la puissance de traitement excédentaire donnée par le World Community Grid d'IBM. Cette plate-forme exploite trois millions d'ordinateurs liés à plus de 700.000 "citoyens-scientifique" volontaires du monde entier. Les presque 100 millions de calculs effectués par le superordinateur virtuel et crowdsourced d'IBM pour le projet Computing For Clean Water auraient coûté USD $15 millions s'ils avaient été effectués commercialement, et auraient pris plus de 37.000 ans, s'ils avaient été effectués sur un PC monoprocesseur. Au lieu de cela, le travail a été achevé sans frais pour les scientifiques et en une fraction du temps.

Avec cette nouvelle compréhension du phénomène, les chercheurs espèrent maintenant optimiser les nanotubes et les appliquer pour améliorer la filtration et la désalination de l'eau. Alors que les réserves d'eau douce diminuent à travers le monde, un processus de purification amélioré et moins coûteux pourrait aider à étancher la soif et à faire pousser davantage de cultures. Actuellement, près d'un milliard de personnes dans le monde n’a pas accès à l'eau potable.

La nouvelle approche de ce phénomène peut également conduire à une meilleure compréhension de la façon dont les produits chimiques et les médicaments passent par des canaux minuscules dans les parois cellulaires des êtres humains. Cela pourrait conduire à des avancées dans la médication. Avec d'autres recherches, il pourrait également être possible d'appliquer ces résultats pour améliorer un processus qui crée de l'énergie lorsque l'eau douce et l'eau salée sont mélangées, un processus connu comme l'énergie osmotique.

Les collaborateurs internationaux qui ont contribué à cette importante découverte comprennent des chercheurs de l'Université de Tsinghua, l'Université Collège de Londres, l'Université de Tel Aviv, l'Université de Genève, l'Université de Sydney, l'Université Monash, et l'Université de Xi'an Jiaotong.

"Avant notre projet, les simulations de l'écoulement de l'eau dans les nanotubes de carbone pouvaient seulement être réalisées dans des conditions irréalistes de débit», explique Quanshui Zheng, directeur du Centre de l'Université de Tsinghua pour Nano et Micro Mécanique. "Grace au crowdsourced World Community Grid d'IBM, le projet Computing for Clean Water pourrait étendre ces simulations pour sonder les débits de seulement quelques centimètres par seconde. Ces conditions de travail sont caractéristiques des filtres réels à base de nanotubes".

Le projet World Community Grid a été conçu et est géré par IBM. Hébergé sur la technologie cloud fiable et sécurisée de SoftLayer d'IBM, World Community Grid fournit une puissance gratuite de l'informatique immense pour les scientifiques en exploitant le temps de cycle utilisé et excédentaire d'un certain nombre d'ordinateurs et appareils mobiles de bénévoles provenant de partout dans le monde. Le logiciel de World Community Grid reçoit, complète, et renvoie des petites missions de calcul aux scientifiques. La puissance combinée disponible sur World Community Grid a créé l'un des superordinateurs virtuels les plus puissants et plus rapides de la planète, avançant les travaux scientifiques de centaines d'années.

Au cours des 10 dernières années, plus de trois millions d'ordinateurs et d'appareils mobiles dans le monde, utilisés par environ 700.000 personnes et 460 institutions de 80 pays, ont contribué à la superpuissance informatique virtuelle pour des projets d'une importance vitale sur World Community Grid. Depuis la création du programme, World Community Grid a renforcé près de 24 projets de recherche importants, en donnant plus d'un million d'années de temps de calcul à une valeur de 400 millions de dollars pour la recherche scientifique. Cela permet des avancées scientifiques importantes dans des domaines aussi variés que la recherche sur le cancer, les traitements contre le sida, la cartographie génétique, l'énergie solaire et la préservation de l'écosystème. Plus de 2,4 milliards de travaux de recherche ont été réalisés à ce jour et chaque jour, plus de 1,5 million de nouvelles tâches sont traitées.

IBM invite les chercheurs à soumettre des propositions de projets de recherche afin de disposer de cette ressource gratuite et invite les membres du public à faire le don de leur puissance de calcul inutilisée pour ces efforts au worldcommunitygrid.org.

World Community Grid a été rendu possible par la Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC), une plate-forme open source développée à l'Université de Californie, Berkeley et avec le soutien de la National Science Foundation. Le projet BOINC gère les aspects techniques de l’informatique bénévole.

Pour plus d'informations sur les efforts philanthropiques d’IBM, visitez www.citizenIBM.com