Les nanotechnologies, kesako ?

Les nanotechnologies, kesako ?

 

L'échelle du nanomètre (nm) est l'échelle des atomes. Un nanomètre est égale à 10-9mètre.

Pour vous donner un ordre de grandeur, vos ongles de pied poussent de 1 nm par seconde.

Un nm équivaut à une ligne de 3 molécules d'eau ou de 7 atomes d'oxygène.

Ou bien encore, le rapport entre la taille de la Terre et celui d'une orange et le même que celui entre cette orange et une nanoparticule de 10 nm.

Autant dire que ce n'est pas bien grand. Alors comment parvient-on aujourd'hui à maîtriser cette échelle ?

scan0014.jpgA l'origine les scientifiques cherchaient à mettre au point un microscope capable d'observer les atomes :

le microscope à effet tunnel, qui reconstitue une image numérique à partir des échanges d'électrons se produisant entre l'atome de l'échantillon et l'unique atome dont est composée la pointe de la sonde du microscope.

Il s'est avéré que lors de cet échange d'électrons, les atomes de l'échantillon pouvaient être déplacés par la pointe de la sonde : les scientifiques tiennent le moyen de déplacer la matière atome par atome.

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La première visualisation d'atome grâce au microscope à effet tunnel date de 1981 au IBM Zurich Research Laboratory alors que le premier déplacement date de 1989.

 

C'est à cette époque qu'apparait le terme Nanotechnologie dont la définition exacte suscite le débat. Une revue scientifique renommée en donne la suivante :

"The design, characterization, production, and application of structures, devices [device = dispositif], and systems by controlled manipulation of size and shape at the nanometer scale (atomic, molecular, and macromolecular scale) that produces structures, devices, and systems with at least one novel/superior characteristic or property." (www.nanomedjournal.com)

De manière synthétique, il s'agit de la manipulation par l'homme de la matière à l'échelle atomique ou moléculaire et de la maîtrise des phénomènes qui régissent cette échelle, par opposition aux Nanosciences qui n'en font que l'étude (des lois de la physique quantique notamment).

La maîtrise du déplacement d'atomes ouvre une nouvelle approche de la fabrication : la matière à toujours été "taillée" et réduite à partir d'un bloc de matière plus grand.     

330628image002-6.gif Aujourd'hui certains microprocesseurs informatiques possèdent des transistors de 100 nm. Cette approche est appelée "top-down" du haut vers le bas, ou du gros vers le petit. En contrôlant la  matière à son échelle de base, les atomes, le processus de fabrication est appelé "bottom-up" : du bas vers le haut, ou du petit vers le gros. Ce processus de fabrication commence à se  développer, aujourd'hui en 2013, et à sortir des laboratoires.

 

A l'échelle nanométrique la physique et la chimie n'ont  plus rien à voir avec la physique et la chimie macroscopique. Elles sont régies par les lois de la physique quantique que les scientifiques comprennent de mieux en mieux. Nous ne nous attarderons pas sur ces lois, mais pour vous donner une idée, à cette échelle l'aluminium est un combustible. Cela nous parait bien étrange, mais toutes les interactions chimiques sont modifiées, notamment car la surface de contact est démultipliée.

 

Autre chose, oubliez tous les délires de science-fiction, les nano-robots, les cyborgs, les machines intelligentes etc. L'emballement médiatique mais aussi celui de la communauté scientifique qui parlait de la Nouvelle Révolution Industrielle dans les années 2000 a effrayé les populations, trop peu informées. Aujourd'hui, une vingtaine d'années après les débuts des nanotechnologies, nous commençons à maîtriser la construction de nanoparticules simples mais encore à petite échelle. Chaque découverte met plusieurs années avant d'être développée, et doit ensuite passer par de nombreux tests. Car c'est par des contrôles récurrents, une transparence totale et une information des populations que les nanotechnologies pourrons entrer progressivement dans la société.

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Alors qu'on ne connait que les rudiments de la nanoscience, des possibilités importantes d'innovation apparaissent. L'informatique va se miniaturiser et changer de forme : les écrans peuvent devenir souples assez simplement si tous les microprocesseurs sont de tailles beaucoup plus petites. De nouvelles sources d'énergie sont en train d'être trouvées : l'amélioration des panneaux photovoltaïques rendrait cette énergie beaucoup plus productive. Rien que cela bouleverserait notre Société, et les solutions techniques sont déjà découvertes. Prenons l'exemple des nanotubes de carbone : on sait qu'ils sont ultralégers et résistants, on maîtrise aujourd'hui leur processus de fabrication, l'étude des risques est en cours et même si certains parlent de "la nouvelle amiante", une fois les problèmes sanitaires contournés, le nanotube de carbone va bouleverser l'industrie, l'architecture et bien d'autres secteurs (plus d'info ici)

Concernant la médecine, qu'est-ce qui va changer ?  Que peuvent apporter les Nanotechnologies au domaine de la santé ? Ou, mieux formulé :

 

Comment la maîtrise de l'échelle nano offre-t-elle une nouvelle perspective à la médecine?

 

Et bien, sachez que l'on a passé 15 semaines sur cette question et que ce site n'est autre que le support de la réponse que nous vous apportons.

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