Les nanotechnologies en bref

Les nanotechnologies, kesako ?

Les nanotechnologies permettent de manipuler la matière à l’échelle de l’atome. Un nanomètre (nm en abrégé) est une unité de mesure qui correspond à un milliardième de mètre (soit 0,000000001 mètre). C’est typiquement la taille des petites molécules, ou par exemple de 20 atomes d’hydrogène mis bout à bout. La taille des atomes est de l’ordre de 0,1 à 0,4 nm, une molécule d’ADN a un diamètre de 2 nm (mais une longueur de quelques centaines de nm à plusieurs mètres) et un virus mesure entre 10 et 100 nm. La nanotechnologie est ainsi l’ensemble des techniques permettant de fabriquer, d’observer, de mesurer ces objets, structures et systèmes (protéines, molécules, atomes d’un circuit intégré d’ordinateur). C’est également le domaine concernant les applications de la nanoscience, un domaine de recherche pluridisciplinaire concernant la physique, la chimie, la biologie.

Richard Feynman (prix Nobel de physique en 1965) fût le premier scientifique à envisager ce qui est maintenant la réalité des nanosciences et de la nanotechnologie. En décembre 1959, dans un discours visionnaire prononcé lors de la conférence annuelle de l’American Physical Society, il demandait « Que se passerait-il si nous pouvions déplacer des atomes, un à un, et les assembler de la façon voulue? ». Il envisageait déjà des applications. Ainsi, en écrivant des lettres minuscules avec des atomes posés sur une surface, il prédisait qu’il serait possible de faire tenir tout le contenu de l’encyclopédie Britannica sur une tête d’épingle.

Pour écrire des lettres avec des atomes, il faudra attendre l’invention du microscope à effet tunnel (STM) au début des années 1980 par Gerd Bining and Heinrich Rohrer du laboratoire IBM Zurich. Ce microscope utilise une pointe métallique extrêmement fine qui se déplace à quelques nanomètres d’une surface et qui permet de « voir » les atomes de la surface. Don Eigler à IBM Almaden Research Center, a réussi à utiliser ce microscope comme une « pince à atomes ». A l’aide de cette pointe très fine, il est capable de capturer un atome, de la déplacer en bougeant la pointe, puis de le relâcher sur la surface à l’endroit voulu. Il a ainsi écrit le mot IBM avec 35 atomes !

A quoi ça sert ?

Les nanotechnologies suscitent d’énormes espoirs car on pense qu’elles vont nous permettre de fabriquer à grande échelle des ordinateurs encore plus puissants, des substances plus «intelligentes» ou encore des sondes biomédicales ultraminiaturisées. Une ONG américaine, le Woodrow Wilson International Center for Scholars, a établi il y a quelques semaines une liste de 212 produits de consommation courante issus des nanotechnologies, des ordinateurs portables aux textiles anti-taches, en passant par les crèmes anti-âge. Sur les 212 produits, 125 sont au rayon cosmétique, 30 dans l’électronique, 21 dans les produits ménagers.

Tour d’horizon des secteurs d’utilisation :

Industries automobile et aéronautique : matériaux plus légers, renforcés par des nanoparticules, pneus qui durent plus longtemps et qui sont recyclables, peinture extérieure sur laquelle la saleté n’a pas prise, plastiques ininflammables et peu coûteux, textiles et recouvrements qui se réparent d’eux-mêmes.

Industries de l’électronique et des communications : enregistrement de données avec des médias utilisant les nanocouches et les points quantiques, écrans plats, technologie sans fil, nouveaux appareils et processus dans tout le domaine des technologies de l’information et des communications, des vitesses de traitement et des capacités d’enregistrement des millions de fois plus rapides et, de plus, moins coûteuses que les méthodes actuelles.

Industries chimiques et des matériaux : catalyseurs qui augmentent l’efficacité énergétique des usines de transformation chimique et qui accroissent l’efficacité de la combustion des véhicules moteurs (ce qui va diminuer la pollution), outils de coupe extrêmement durs et résistants, fluides magnétiques intelligents pour les lubrifiants et les joints d’étanchéité.

Industries pharmaceutiques, biotechnologiques et biomédicales : nouveaux médicaments basés sur des nanostructures, systèmes de diffusion des médicaments qui ciblent des endroits précis dans le corps, matériaux de remplacement biocompatibles avec les organes et les fluides humains, kits d’autodiagnostic pouvant être utilisés à domicile, senseurs pour des laboratoires qui tiennent sur une puce, matériaux pour la régénération des os et des tissus.

Secteur manufacturier : ingénierie de précision pour la production de nouvelles générations de microscopes et d’instruments de mesure, de nouveaux processus et de nouveaux outils pour manipuler la matière au niveau atomique, nanopoudres incorporées dans des matériaux en vrac avec des propriétés spéciales telles que des senseurs qui détectent les bris imminents et des contrôles en mesure de corriger le problème, auto-assemblage de structures à partir de molécules, matériaux inspirés par la biologie, biostructures.

Secteur de l’énergie : nouveaux types de batteries, photosynthèse artificielle permettant de produire de l’énergie de façon écologique, entreposage sécuritaire de l’hydrogène pour utilisation comme combustible propre, économies d’énergie résultant de l’utilisation de matériaux plus légers et de circuits plus petits.

Exploration de l’espace : véhicules spatiaux plus légers, production et gestion plus efficace de l’énergie, systèmes robotiques très petits et efficaces.

Environnement : membranes sélectives qui peuvent filtrer les contaminants ou encore le sel de l’eau, pièges nanostructurés pour enlever les polluants des rejets industriels, caractérisation des effets des nanostructures sur l’environnement, réductions importantes dans l’utilisation des matériaux et de l’énergie, réduction des sources de pollution, possibilités nouvelles pour le recyclage.

Défense : détecteurs et correcteurs d’agents chimiques et biologiques, circuits électroniques beaucoup plus efficaces, matériaux et recouvrements nanostructurés beaucoup plus résistants, textiles légers et qui se réparent d’eux-mêmes, remplacement du sang, systèmes de surveillance miniaturisés.

Les risques

Profitant de la publication de la liste des 212 produits de consommation courante en Grande-Bretagne, la Royal Society, l’équivalent britannique de l’Académie des sciences, souligne qu’à l’heure actuelle le principal risque associé aux produits nanotechnologiques est la dissémination incontrôlée. Les nanoparticules libres et actives, utilisées notamment dans les cosmétiques, pourraient en effet se révéler dangereuses pour la santé et l’environnement. En raison de ces incertitudes, la Royal Society estime qu’afin de dissiper les inquiétudes des consommateurs, il est indispensable que les industriels rendent rapidement publics les procédés qui leur permettent de garantir la sécurité de leurs « nanoproduits ».

Source : www.20minutes.fr