C'est quoi, les nanotechnologies ?


Mots-clés : nanoparticules nanotechnologies nanotubes
Nanoscience High-Performance Computing Facility (Carbon)

En prenant un raccourci extrême, on peut dire que les nanotechnologies, ce sont les technologies de l'infiniment petit. Le préfixe "nano" fait référence au nanomètre, qui correspond à un millionième de millimètre. C'est l'échelle des atomes et des molécules. On est là au cœur de la matière. Le terme "nanotechnologies" regroupe en réalité une grande diversité de choses.

Le texte ci-dessous est une brève entrée en matière. Des articles plus complets de notre dossier sont indiqués pour vous donner une vision plus complète de ce que sont ces nanotechnologies. Vous trouverez à la fin de cet article deux vidéos de vulgarisation du sujet.

Maîtriser l'organisation des atomes

Fondamentalement, avec les nanotechnologies, il est question de maîtriser l'organisation des atomes pour créer des objets et des matériaux aux propriétés inédites.

nanotube de carbone
Nanotube de carbone zoom
(Source : Wikipedia)

Par exemple, les atomes de carbone organisés en nanotubes (ci-contre) présentent plusieurs propriétés très intéressantes. En particulier, ils sont 100 fois plus résistants que l'acier et six fois plus légers, un atout majeur pour l'industrie des transports qui s'y intéresse de près (forcément).

Mais on ne les trouve pas n'importe où. Cet agencement particulier des atomes de carbone ne s'obtient que dans des conditions physico-chimiques extrêmes. Et si, à l'échelle du laboratoire, on maîtrise leur fabrication depuis quelques années déjà, le passage à une production industrielle ne s'est pas fait sans peine.

D'une manière générale, les procédés de fabrication permettant d'obtenir des structures aussi remarquables que les nanotubes de carbone font l'objet de nombreux travaux de recherche aussi bien en physique, qu'en chimie et même en biologie... Pour approfondir ce sujet, lire l'article Procédés de fabrication des nano-objets.

Outre les nanotubes, les nanotechnologies permettent de produire différents types de structures : nanoparticules, nanomatériaux, matériaux nano-poreux, colloïdes... L'article Des nano-objets aux nano-systèmes vous en donne un aperçu.

Les domaines d'applications

Tous les secteurs d'activité sont ou seront impactés par le développement des nanotechnologies.

On a déjà évoqué les transports, avec des matériaux plus légers et plus résistants pour les carrosseries, fuselages... On peut encore citer l'utilisation de nanotubes ou de nanoparticules pour modifier les propriétés des pneumatiques.

L'électronique qui sert à fabriquer tous les composants des ordinateurs, téléphones portables... n'est encore que de la microélectronique (un micromètre est un millième de millimètre) pour ce qui concerne les circuits imprimés, pas encore de la nanoélectronique (encore mille fois plus petit). Mais on en prend le chemin. Dans les laboratoires, des chercheurs travaillent à la mise au point de transistors faits d'un seul nanotube. Les futures mémoires seront plus performantes grâce à une meilleure maîtrise de la structure des matériaux de stockage...

De nombreuses applications sont envisagées dans le domaine médical : nouveaux matériaux composites pour des prothèses plus performantes ; nanotubes et nanoparticules pour acheminer des traitements directement sur les cellules cibles ; laboratoires sur puce pour le diagnostic médical ou la mesure de pollutions...

La conception de surfaces présentant des nanomotifs leurs conférant des propriétés remarquables (surfaces hydrophobes, autonettoyantes) intéressent le secteur du bâtiment.

La réactivité particulière des objets de taille nanométrique trouve des débouchés dans la dépollution des eaux (avec des matériaux nanoporeux) ou de l'air (avec des peintures détruisant les polluants de l'air, des pots catalytiques améliorés)...

Les nanotechnologies concernent enfin le développement d'outils, comme les microscopes STM et AFM, qui nous permettent d'aller plus loin dans notre compréhension des phénomènes rencontrés à l'échelle du nanomètre et dans notre capacité à les exploiter.

Et les nano-robots ?

En laboratoire, on arrive à construire des objets de taille nanoscopique en manipulant les atomes un par un (comme comme avec des Légo). Des chercheurs ont ainsi assemblé et animé sous leurs microscopes (dits "à effet tunnel") des pièces mécaniques telles que roues, engrenages... Toutefois, ces réalisations sont expérimentales. Les usines fabriquant à la chaîne des nano-robots relèvent, pour quelques dizaines d'années encore, de la fiction.

Découvrez les nanotechnologies en vidéos

Voici deux vidéos qui tentent, chacune à leur manière, de brosser le paysage nano.

La première date de 2002. Elle est produite par la Commission européenne. Elle comporte des interviews de spécialistes européens sous-titrées. Quelques passages ne sont pas sous-titrés mais les images sont suffisamment parlantes.

La seconde est un documentaire présenté par l'acteur américain Jeff Goldblum en 1994 (doublé en français).

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Commentaires

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je n'ai pas compris la phrase...

Merci beaucoup pour votre documentaton, elle nous a été très utile à mes partenaires et moi dans notre recherche sur la nanotechnologie pour un TPE. Je lis la phrase
"laboratoires sur puce pour le diagnostic médical ou la mesure de pollutions"
et je ne la comprend pas. Veut-elle dire qu'on peut fabriquer des laboratoires a l'échelle nanoscropique?
Merci d'avance pour votre réponse.

Re: je n'ai pas compris la phrase...

Bonjour,

Je vous livre la définition de wikipedia pour les laboratoires sur puce : "Un laboratoire sur puce est un dispositif intégré rassemblant, sur un substrat miniaturisé, une ou plusieurs fonctions de laboratoire." http://fr.wikipedia.org/wiki/Laboratoire_sur_puce. En Anglais, c'est ce qu'on appelle "lab-on-a-chip".

Je pense que vous trouverez des explications intéressantes sur http://www-lsp.ujf-grenoble.fr/equipe/dyfcom/peyla/Microfluidique.html

Les laboratoires sur puce : 2 manières de les définir

Du point de vue du concept, les laboratoires sur puce sont apparentées aux biopuces. On peut lire par exemple dans le dossier "Biopuces 2007 - Les biopuces : une technologie en mouvement" édité par Paris développement :
"« laboratoires-sur-puce » (LOC, lab-on-chip), des systèmes miniaturisés d’analyse biochimique qui gagneraient en compacité et même en sensibilité par rapport aux biopuces actuelles.".

Dans les années 90, les biopuces étaient assimilées aux puces à ADN. Les laboratoires sur puce en sont une nouvelle sorte, reposant sur la microfluidique (voir le lien proposé par l'internaute précédent). Ce qui nous donne cette autre définition, tirée elle aussi du dossier Biopuce 2007 :
"les « laboratoires sur puces » ou « microsystèmes d'analyse totale » (microTAS). Ces microsystèmes comportent des microcanaux dans lesquels peuvent s'effectuer automatiquement différentes opérations sur un échantillon : lyse cellulaire, extraction d'ADN ou de protéines, séparation (par chromatographie ou électrophorèse), détection de molécules à l’aide de techniques optiques, électrochimiques ou électroniques."