Nanotechnologie
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Vous avez de Les nanotechnologies sont l'étude et la fabrication de structures ou systèmes à l'échelle nanométrique.
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[modifier] Les nanotechnologies
Les nanotechnologies regroupent plusieurs domaines tels 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.
Elles 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.
Les industries investissent massivement dans des recherches sur les nanotechnologies, celles-ci étant pressenties pour ouvrir des horizons nouveaux aux biens manufacturés dans l'avenir.
A noter en matière de nanotechnologies l'importance de la technopole grenobloise qui représente un bassin de recherche et d'ingénieurs unique en Europe dans ce domaine.
[modifier] Physique des nanotechnologies
La physique des nanotechnologies est basée sur des éléments infiniments petits, c'est-à-dire qu'elles se basent sur les technologies les plus avancées en les compactant en une taille minimale.
[modifier] Forces d'interactions
À l'échelle nanoscopique le rapport entre les différentes forces d'interactions est différent du rapport à l'échelle macroscopique. Les forces de surface deviennent prépondérantes face aux forces d'inertie, en effet :
- Les forces d'inertie et le poids varient avec le cube de la taille des objets manipulés.
- Les forces de surface telles que les forces de Van der Waals ou les forces électromagnétiques varient avec le carré de la taille de l'objet.
- La force de Casimir est souvent non négligeable, et les axes frottent davantage que si elle n'existait pas.
[modifier] Effets quantiques
Les faibles dimensions permettent de faire intervenir des effets quantiques tels que l'effet tunnel, le transport balistique et l'émission de champs. Il existe des applications directes dans le domaine des semi-conducteurs et ouvre des perspectives pour les supraconducteurs.
[modifier] Chimie
Pour des tailles de l'ordre du nanomètre, les caractéristiques électriques, mécaniques ou optiques des matériaux changent. D'autre part, les rapports de surfaces devenant prépondérants, les 'nanotechnologies' ouvrent des perspectives en chimie en particulier pour la catalyse.
[modifier] Applications
[modifier] Militaires
Les applications militaires en projet sont diverses et nombreuses: nano-capteurs, poussières intelligentes de détection, micro-drones, armes chimiques nano-encapsulées,microbombe ionique,etc. Le programme FELIN, d'équipement du fantassin, de l'armée française qui sera mis en œuvre en septembre 2006, comprend des applications issues des nanotechnologies.
[modifier] Médicales
Les communautés biologiques et médicales exploitent les propriétés des nanomatériaux pour des applications variées (des agents contrastants pour l'imagerie de cellules, des thérapeutiques pour la lutte contre le cancer).
On regroupe sous le terme de nanobiologie les applications dans ce domaine.
On peut ajouter des fonctions aux nanomatériaux en les interfaçant avec des structures ou des molécules biologiques. Leur taille est en effet assez proche. Les nanomatériaux sont donc utiles à la recherche et aux applications in vivo et in vitro. Cette intégration permet l'émergence d'outils de diagnostic ou d'administration de médicaments.
[modifier] 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.
[modifier] Électroniques
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.
[modifier] Domotiques
Des nanomoteurs sont à l'étude pour devenir des briques élémentaires de construction d'objets lisses d'utilité quotidienne. Ces nanomoteurs utiliseraient une captation thermique pour leur fonctionnement et se piloteraient via des commandes numériques.
En utilisant les capacités de déformations de nanomatériaux sous des contraintes thermiques ou électriques, un même objet pourrait changer de destination. Ainsi un verre pourrait se transformer en bol et réciproquement suivant la température du liquide versé.
[modifier] Débat éthique et risques
Les nanotechnologies font l'objet de critiques quant à leurs enjeux et à leurs risques avérés et potentiels. Les éléments du débat sont présentés dans l'article détaillé : Débat sur les nanotechnologies.
[modifier] Chronologie
- 1959 : Richard Feynman tient son discours au Caltech où il déclare « There is Plenty of Room at the Bottom » (Il y a beaucoup de place en bas)
- 1974 : Première mention du terme nanotechnologie, forgé par Norio Taniguchi
- 1981 : Invention du microscope à effet tunnel
- 1985 : Découverte des fullerènes
- 1986 : Invention du microscope à force atomique
- 1986 : Parution de "Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology", de Karl Eric Drexler
- 1990 : Des chercheurs d'IBM écrivent le nom de leur société avec 35 atomes de xénon à l'aide d'un microscope à effet tunnel
- 1991 : Découverte des nanotubes
- 1997 : Christian Joachim, pionnier des nanosciences en France reçoit le prix Feynman pour ses travaux
- 2001 : Premier transistor réalisé avec un nanotube
- 2003 : Millipede, prototype de système de stockage de données, réalisé par IBM, et utilisant des perforations nanométriques
- 2004 : Premiers microprocesseurs gravés avec une finesse de 0,09 µm, soit 90 nm, chez Intel et AMD
- 2005 : Intel construit des transistors de 65 nm
- 2006 : Intel est en phase de test pour la gravure en 45 nm qui devrait arriver en 2007
- 2006 : Le 2 juin, inauguration de Minatec à Grenoble
[modifier] Thèmes connexes
[modifier] Liens externes
- (fr) Magazine du CEA consacré au nanos consultable en PDF
- (fr) Introduction à la nanotechnologie moléculaire
- (fr) Présentation didactique
- Portail sur les nanotechnologies (plusieurs langues, mais surtout anglais et néerlandais)
- (fr) Article introductif par Sami Biasoni
- (en) Le discours de Richard Feynman
- (fr) Observatoire des Micro et Nanotechnologies (CEA-CNRS), veille stratégique sur les principales thématiques du secteur
- (fr) Les nanotechnologies dans la Science-Fiction : Chronique de L'âge de diamant, de Neal Stephenson
- (fr) Site de l'Observatoire des nanotechnologies
- (fr) Site du centre d'Elaboration des Matières et d'Etudes Structurales de Toulouse
- (fr) Minatec, pôle Européen de nanotechnologies
[modifier] Prospective et application des nanotechnologies
- (fr) Présentation de quelques exemples d'application
- (en) CORDIS : Nanotechnology Homepage of the European Commission
- (en) CORDIS : Nanotechnology and nanosciences, knowledge-based multifunctional materials and new production processes and devices (NMP)
- (en) Harris & Harris Group Investir dans les nanotechnologies.
[modifier] Applications au domaine de la santé
- (en) Nanomédecine, projet européen
[modifier] Liens pour une réflexion critique du sujet
- (fr) LA-BAS SI J'Y SUIS, Emission de Radio France, consacré à la réflexion critique, ici les nanotechnologies.
- [1] Article de Politis.
[modifier] Bibliographie
- Mark Ratner, Daniel Ratner (2003), Nanotechnologies - La révolution de demain, ISBN 2744016047
- Michel Wautelet (2003), Les nanotechnologies, ISBN 2100079549
- Jean-Louis Pautrat (2002), conseiller en communication de Minatec, Demain le nanomonde : Voyage au cœur du minuscule, ISBN 2213613362
- Eric Drexler (1986), Engins de création, ISBN 2711748537
- N. Taniguchi (1974), On the Basic Concept of 'Nano-Technology', Proc. Intl. Conf. Prod. Eng. Tokyo, Part II, Japan Society of Precision Engineering
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