Cours et montages d'électronique

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.

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

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:

• Le cerveau (en augmentant ces capacités).
• Les muscles.
• La réparation de lésions.

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.

• Des structures empilées de semi-conducteurs permettent d'atteindre de plus grands rendements pour les cellules photovoltaïques.
• Des réductions de la consommation d'énergie sont rendues possible par des systèmes d'isolation thermique, une amélioration des matériaux conducteurs.
  Dans le domaine de la production de lumière, l'utilisation de matériaux issus des nanotechnologies tels que les LEDs permettent d'obtenir un rendement intéressant.
• Les piles à combustible, peuvent gagner en efficacité par l'utilisation de matériaux nano-poreux pour le stockage de l'hydrogène.
• Les nanomoteurs, regroupés par milliers (chaînage), peuvent développer une force motrice collaborative bien supérieure (à consommation d'énergie égale) à celle d'un moteur unique.
  À titre de comparaison, il suffit d'observer la force d'une fourmi capable de soulever et transporter environ 50 fois son poids. On sait qu'une fourmi de 100 kilos n'arriverait probablement pas à se soulever elle-même.
  Mais l'idée du nanomoteur est justement de contourner l'obstacle de "l'effet d'échelle", en remplaçant un moteur unique par un réseau de millions de nanomoteurs.

Militaire

Point positif

Les applications militaires en projet sont diverses et nombreuses :

• nano-capteurs
• poussières intelligentes de détection
• micro-drones
• armes chimiques nano-encapsulées
• microbombe ionique
• etc...

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 :

• Wikipedia - Nanotechnologie

Le second est celui d'une présentation (donnée initialement en avril 1998) à l'Academie Européenne Interdisciplinaire des Sciences :

• Introduction à la nanotechnologie moléculaire.

Enfin voici le diaporama que j'ai réalisé avec un collègue de l'IUT de Rennes (en mars 2007) :

• Diaporama sur les nanotechnologies (document powerpoint)
• Diaporama sur les nanotechnologies (document open office)

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Introduction

L'heure d'été est un régime utilisé par un grand nombre de pays consistant à ajuster l'heure locale officielle, généralement d'une heure par rapport au fuseau horaire standard pour les périodes du printemps, de l'été et du début de l'automne.

L'intérêt de l'heure d'été réside, dans les économies d'énergie qu'elle est censée permettre, sur la base d'une meilleure utilisation de la lumière.
Cette mesure est principalement utilisée dans les régions tempérées, où les variations saisonnières de luminosité rendent la mesure pertinente.

Historique

En avril 1784, Benjamin Franklin évoque pour la première fois dans le quotidien français le journal de Paris la possibilité de décaler les horaires afin d'économiser l'énergie. L'idée reste cependant sans suite et n’est reprise qu'à partir de 1907 par le Britannique William Willet qui démarre une campagne contre « le gaspillage de la lumière » et qui aboutit à l'établissement en 1916 par le Parlement britannique du British Standard Time, en avance d'une heure sur l'heure du méridien de Greenwich. L'idée est reprise par l'Irlande et l'Italie, ainsi que par la plupart des pays européens après la guerre. En Allemagne, entre 1947 et 1949, on instaure même un Hochsommerzeit où les montres étaient décalées d'une deuxième heure entre le 11 mai et le 29 juin.
En France, l'heure d'été a été instituée en juin 1916 (loi votée en avril 1916) et abandonnée en 1946 avec une certaine confusion entre zone libre et occupée pendant l'Occupation (la zone occupée étant à l'heure allemande). C'est en 1976 suite au choc pétrolier de 1973 que l'on a rétabli l'heure d'été, l’objectif était d'effectuer des économies d'énergie en réduisant les besoins d'éclairage en soirée.

Quand et ou?

Europe

Pour faciliter les transports, les communications et les échanges au sein de l'Union Européenne, il a été décidé d'harmoniser par directive du Parlement Européen et du Conseil, les dates de changement d'heure. Ainsi, depuis 1998 pour l'ensemble des pays de l'Union Européenne, le passage à l'heure d'été intervient le dernier dimanche de mars à 2 heures du matin et le passage à l'heure d'hiver intervient le dernier dimanche d'octobre à 3 heures du matin. Le régime de l'heure d'été consiste à ajouter 60 minutes à l'heure légale au cours de la période estivale (de fin mars à fin octobre).

Ailleurs

Les pays de l'hémisphère nord qui ont recours au changement d'heure, le font généralement à des dates voisines (sauf : la province de Saskatchewan au Canada et l'Islande).

Le changement d'heure a également lieu dans certains pays de l'hémisphère sud, mais à des dates différentes, de sorte que le décalage horaire entre pays peut prendre trois valeurs différentes selon le moment dans l'année. Par exemple, le décalage entre le Chili et la France vaut six heures en plein été boréal, quatre heures en plein hiver boréal, mais peut valoir cinq heures aux périodes voisines des dates de changement d'heure.

Pour ou Contre?

Pour : Economies d'énergie

Le passage à l'horaire d’hiver instituée pour faire face au choc pétrolier de 1974, permet en France dans les années 2000/2005 une économie d'éclairage estimée à environ 4% soit selon l’ADEME,l'équivalent de la consommation électrique totale d'une année pour une ville de 200.000 habitants. Il ne contribue cependant pas ou très peu à la diminution de la pollution lumineuse car il n'a pas modifié l'éclairage public. L'Ademe a montré, qu'on pourrait par ailleurs économiser beaucoup (de 35 à 50 %) d'électricité à confort d'éclairage et à sécurité égale avec des matériels, de horaires, un usage et un entretien adéquat de l'éclairage public.

Contre : Contestation du changement d'heure

Voici une liste non exhaustive répertoriants les principaux désagréments du changement d'heure :

• l'heure ne correspond plus au rythme solaire naturel.
• Les deux changements d'heure annuels sont accusés de troubler le rythme de l'horloge biologique, en particulier chez les enfants et les animaux domestiques (par exemple les vaches laitières sont perturbées et il s’ensuit toujours une baisse de production de lait)
• Le changement d’heure coûte beaucoup d’argent, de temps et d’énergie : personnel employé pour mettre à l’heure manuellement les horloges publiques mécaniques, la SNCF et les compagnies aériennes qui doivent prévoir des horaires spéciaux pour cette nuit-là.
• Pour éviter les malentendus et d’éventuels bogues informatiques, les transporteurs évitent de programmer des départs entre 2 et 3 heures du matin lors du retour à l’heure d’hiver : en raison du décalage d’une heure, il est deux fois 2 heures du matin.

Liens

Les deux premiers liens sont tout d'abord des liens wikipedia :

• Wikipedia - Heure d'été
• Wikipedia - Heure d'hiver

Enfin voici un lien qui donne l'heure actuel un peu partout dans le monde :

• Horloge

Enfin voici le rapport d'information sur le site du Sénat français :

• Faut-il en finir avec l'heure d'été ?

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Introduction

Kicad est un suite open source pour la réalisation de schémas électroniques et de circuits imprimés sous licence GPL. La suite Kicad est un ensemble de quatre logiciels et un gestionnaire de projets destinés à la réalisation de cartes électroniques :

• Kicad : Gestionnaire de projets
• Eeschema : Entrée schématique
• PcbNew : Logiciel de réalisation de circuits imprimés
• Gerbview : Visualisation des documents générés au format GERBER
• Cvpcb : Utilitaire de sélection des empreintes physiques des composants électroniques utilisés dans le schéma

Interêt

Kicad est donc une suite de CAO électronique utilisée pour la fabrication de circuit imprimé.

Cette suite vous permet de faire votre schéma, de générer une netliste et de réaliser le typon avec une fonction d'autoroutage.
Pour un aspect un peu plus ludique, mais également pour avoir une idée du circuit imprimé que l'on réalise, il y a également une fonction qui permet de visualiser sa carte en 3D. Mais ce qui est le plus intéressant c'est qu'il est en français contrairement à de nombreux logiciel concurrent.

Caractéristiques

Ce logiciel a été conçue et réalisée par Jean-Pierre Charras, chercheur au LIS et enseignant en électronique à l'IUT de Saint Martin d'Hères.

La dernière version de ce logiciel date du : 16 février 2007

Enfin, il est intéressant de savoir que cette suite est utilisée depuis plusieurs années en milieu professionnel et enseignant.

Lien

Le lien le plus utile est le lien du site officiel de Kicad :

• Kicad

Voici le lien pour le télécharger :

• télécharger Kicad

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