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Les nanotechnologies

nanotechnologies

Les nanosciences et nanotechnologies (NST) sont l'étude, la fabrication et la manipulation de structures, de dispositifs et de systèmes matériels à l'échelle de moins d'une quarantaine de nanomètres (nm).
Les nanosciences et nanotechnologies sont transversales à plusieurs disciplines scientifique, telles que l'optique, la biologie, l'électronique, la mécanique et la chimie qui manipulent des objets d'une taille de l'ordre du nanomètre. Le terme est parfois utilisé par extension pour les microtechnologies.

Ca existe là, en ce moment?

Non pas encore.
Actuellement, les scientifiques estime une grande percée technologique dans 10 à 20 ans.

Historique

1953: Discours de Richard Feynman

En 1959, Richard Feynman a établit les bases de ce qui allait devenir 20 ans plus tard la nanotechnologie moléculaire.
Il avait suggéré qu'il était possible d’utiliser les atomes comme des briques de Lego, pour les assembler entre eux. Ce qui était à l'époque très original, d'autant plus que la découverte des atomes était encore récente.
Il montre aussi que à cette échelle il y a tellement de place qu'il serait possible d'imprimer toutes les pages de l'encyclopedia Brittanica sur la tête d'une épingle.
De même il serait possible d'imprimer tout ce que l'humanité a écrit jusqu'à présent dans un cube de la taille d'une poussière.

De nos jours

Les nanotechnologies purent se développer avec l'avènement d'outils tels que le microscope à effet tunnel et le microscope à force atomique. Ces instruments combinés avec la lithographie permettent d'observer, de manipuler et de créer des nanostructures.

A noter en matière de nanotechnologies l'importance de la technopôle grenobloise qui représente un bassin de recherche et d'ingénieurs unique en Europe dans ce domaine. De plus, des pays émergeants, notamment le Maroc, ont créé des zones prioritaires dédiées à la recherche en nanotechnologies.

Recherche actuelle

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Problème rencontré

Si l'on prend l'exemple d'un essieu à cette échelle, il est fort probable que ce dernier est besoin d'être lubrifié (tout comme à notre échelle), cependant à cette échelle les atomes des lubrifiants sont presque de la même taille que l'essieu.
Et si l'on souhaite prendre un roulement à billes, ce ne serait pas évident, car la surface de la bille bille ne serait pas plane, mais constitué des bosses des atomes.

Puisque la chaleur dépens de l'agitation des atomes (plus ils sont agité et plus il y a de chaleur) il est fort probable que l'essieu cité ci-dessus fonctionne mal (ou se casse) à température ambiante.

Voies explorées

Si l'on souhaitait assembler une feuille de papier atomes par atomes (en ajoutant un million d'atomes par seconde) cela prendrait plus de 13 milliards d'années.
Cependant, si l'on utilisait une technique qui consiste à créer une nanomachine se dédoublant, puis les deux obtenues se dédoublant à leur tour, ... Alors il suffirait, cette fois-ci, de moins de 2 minutes pour créer une feuille.
Donc une machine de taille moléculaire qui peut se dupliquer toute seule, serait le point de recherche fondamental.

Applications

Maintenant que vous savez un peu plus ce que sont les nanotechnologies, nous allons voir l'aspect le plus intéressant des nanotechnologies: Les applications envisageable. Elle rejoigne parfois du domaine de science-fiction, mais peut-être que cela existera un jour un ou l'autre.

Médicales

Point positif

Les communautés biologiques et médicales exploitent les propriétés des nanomatériaux pour des applications variées.
Il est envisagé de construire de minuscules nanorobots, capables de se déplacer à l’intérieur du corps humain, à la recherche d’agents infectieux, de cellules cancéreuses, par exemple pour les détruire.

Il sera également possible d'améliorer le corps humain, en améliorant certaine parties du corps humain, tel que:

Point négatif

Des chercheurs américains ont mis en évidence les dangers des nanoparticules (présentes notamment dans des crèmes solaires) pour les voies respiratoires. Leurs effets seraient comparables à ceux de l'amiante. Malgré les accidents, les technologies (même hautement dangereuses) ont prouvé leur efficacité sur le long terme ainsi que leurs limites. Elles sauvent plus de monde qu'elles n'en tuent.
Les risques sanitaires inhérent à ces technologies seront donc naturellement pris en compte par les applications médicales.

Énergétiques

On peut voir des avancées dans le domaine du stockage, de la conversion, et de la production d'énergie ainsi que dans celui des économies d'énergie.

Militaire

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Point positif

Les applications militaires en projet sont diverses et nombreuses :

Point négatif

En ce qui concerne les micro-drones, cela pourrait devenir dangereux puisqu'ils seront difficilement détectables. Pourrons envahir la vie privée de tous.

Pour ce qui est des armes chimiques tel que des nano-virus, ciblés pour tuer, beaucoup plus efficacement que les virus naturels.
Leur cible pourrait être une personne précise ou même un groupe de population (définit par sa position géographique ou par des caractéristiques génétiques par exemple).

Électroniques

Un point intéressant pour ce site d'électronique.
Les structures des puces électroniques ou des circuits intégrés sont déjà à l'échelle du nanométre et utilisent intensivement les nanotechnologies. Les avancées sont constantes dans les domaines des communications, du stockage d'information et du calcul.

Il n’y a guère longtemps, on considérait qu’intégrer des composants de 2 microns serait le seuil de miniaturisation absolu pour des dispositifs à semi-conducteurs.
En 2004, des puces gravées était gravées avec des sections de 90 nanomètres. En 2006, les processeurs sont produits en masse avec une finesse de 65 nanomètres. Enfin, en 2008, des puces sortiront et seront gravées en 45 nanomètres. Et prochainement il y a aura le 32 nanomètres.
Mais il y a une limite, surtout avec les technologies actuel. Les nanotechnologies suggèrent une nouvelle approche plus radicale lorsque les voies classiques auront atteint leurs limites.

Danger

Je vais finir par une citation très bien expliqué de Eric Drexler (qui est un ingénieur américain connu pour avoir popularisé la nanotechnologie).
LA citation provient du chapitre 11 de "Engins de création" :

Des “plantes” à “feuilles” guère plus efficaces que nos capteurs solaires actuels pourraient vaincre les plantes réelles et envahir la biosphère d’un feuillage non comestible. Des “bactéries” omnivores résistantes pourraient vaincre les vraies bactéries, se disséminer dans l’air comme du pollen, se reproduire rapidement, et, en l’espace de quelques jours, réduire à néant la biosphère. Des “réplicateurs” dangereux pourraient aisément s’avérer trop résistants, trop petits et trop prompts à se reproduire pour être stoppés - en tout cas, si nous ne prenons pas les devants. Nous avons déjà bien du mal à maîtriser les virus et les drosophiles.

Liens

Le premier lien est celui de Wikipedia sur les nanotechnologies :

Le second est celui d'une présentation (donnée initialement en avril 1998) à l'Academie Européenne Interdisciplinaire des Sciences : Enfin voici le diaporama que j'ai réalisé avec un collègue de l'IUT de Rennes (en mars 2007) :
Article rédigé par Tony le 27/03/2007 à 19h50