Nanotechnologie définition + 2 vidéos

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Les nanosciences et nanotechnologies (NST) peuvent être définies a minima comme l’ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures, de dispositifs et de systèmes matériels à l’échelle du nanomètre (nm).

Dans ce contexte, les nanosciences sont l’étude des phénomènes et de la manipulation de la matière aux échelles atomique, moléculaire et macromoléculaire, où les propriétés (physico-chimiques) diffèrent sensiblement de celles qui prévalent à une plus grande échelle.

Les nanotechnologies, quant à elles, concernent la conception, la caractérisation, la production et l’application de structures, dispositifs et systèmes par le contrôle de la forme et de la taille à une échelle nanométrique.

Malgré la relative simplicité et la précision de ces définitions, les NST présentent plusieurs acceptions liées à la nature transversale de cette jeune discipline.

En effet, elles utilisent, tout en permettant de nouvelles possibilités, des disciplines telles que l’optique, la biologie, la mécanique, la chimie, ou encore la microtechnologie.

Ainsi, comme le reconnaît le portail français officiel des NST, « les scientifiques ne sont pas unanimes quant à la définition de nanoscience et de nanotechnologie ».

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 et de nanomédecine les applications dans ce domaine.

En France, Patrick Couvreur est le plus ancien représentant des chercheurs de ce courant des NST.

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.

Énergétiques

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

Des structures empilées de semi-conducteurs permettent d’atteindre de bien meilleurs 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 très intéressant.

L’utilisation de matériaux nano-poreux pour le stockage de l’hydrogène pourrait enfin permettre de démocratiser son utilisation, actuellement bloqué par la faible quantité d’hydrogène stockés dans les réservoirs conventionnels qui sont par ailleurs bourrés de défauts (fuite, rendements médiocres, lourds, chers, etc…).

Cet hydrogène pourrait alors être utilisé dans des moteur à combustion ou par des piles à combustible.

L’utilisation des nanotubes de carbone dans le domaine du stockage de l’électricité pourrait permettre de créer une pile, nommée supercondensateur, qui se rechargerait en quelques secondes, tout en étant plus légère qu’une batterie chimique et en ayant une durée de vie d’environ 3000 ans.

Électroniques

Les structures des puces électroniques ou des circuits intégrés sont déjà à l’échelle du nanomètre 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 (l’épaisseur du trait sur les circuits des premiers processeurs d’Intel était de l’ordre de 10 microns.À cette époque on pensait qu’il serait bien difficile de dépasser la barrière d’un micron).

En 2004, des architectures de 90 nanomètres constituent l’état de l’art et les processeurs sont produits en masse avec une finesse de 65 nanomètres dès le premier semestre 2006.

Des puces gravées en 45 nanomètres sont sorties mi - 2007, des puces en 32 nanomètres devraient sortir en 2008-2009 et la gravure en 22 nanomètres est déjà envisagée…

Mais il y a une limite absolue, tout du moins pour une technologie héritée des procédés conventionnels de photolithographie, y compris les évolutions des technologies actuelles, telles que la photolithographie « extrême-UV », la lithographie à rayon X durs, la gravure par faisceau d’électrons,…

Les nanotechnologies suggèrent une nouvelle approche plus radicale lorsque les voies classiques auront atteint leurs limites.

Deux difficultés majeures prédominent dans la construction de circuits électroniques à base de nanotechnologie, et donc dans l’émergence de la nano-informatique : À l’échelle du nanomètre, tout objet n’est qu’un assemblage des mêmes briques élémentaires : les atomes.

À cette échelle du millionième de millimètre, les propriétés physiques, mécaniques, thermiques, électriques, magnétiques et optiques dépendent directement de la taille des structures et peuvent différer fondamentalement de celles du matériau au niveau macroscopique, tel qu’on l’exploitait jusqu’à présent.

Cela est dû à un ensemble de raisons qui incluent le comportement quantique, mais également l’importance croissante des phénomènes d’interface.

On est à ce jour incapable de maîtriser l’assemblage coordonné d’un très grand nombre de ces dispositifs de commutation (par exemple transistor à nanotubes de carbone - CNFET pour « Carbon Nanotube Field Effect Transistor » ou encore circuits électroniques mono-moléculaires hybrides,…) sur un circuit et encore moins de réaliser cela sur un plan industriel.

Nanorobot

Un nanorobot (ou nanobot) est un robot de dimension microscopique, fabriqué grâce aux nanotechnologies.

nanotechnologie02 dans Science-Technologie

Exemple

La revue britannique New Scientist, dans son numéro du 28 février 2004, a annoncé que le chercheur américain Carlos Montemagno et ses collègues de l’université de Californie (Los Angeles) ont mis au point un nanorobot animé à partir d’un muscle cardiaque de rat.

Cette « machine » constituée d’un fil de silicium en arc de voûte au-dessous duquel sont attachées les fibres cardiaques, n’est pas plus épaisse qu’un cheveu humain.

Ce nanorobot a pu ramper à une vitesse de l’ordre de 40 micromètres par seconde grâce au glucose, source d’énergie du muscle.

En pliant et dépliant la voûte, la contraction et le relâchement des fibres musculaires permettent ainsi le mouvement.

Utilisation

Des applications dans le domaine médical sont envisageables.

Par exemple, le système animé par des fibres musculaires pourrait aider les patients dont les nerfs phréniques sont endommagés, ayant donc du mal à respirer, à utiliser leurs propres fibres cardiaques, en forçant leur diaphragme à se contracter.

Placés dans le corps humain, ces bio-robots feraient fléchir un matériau piézo-électrique plutôt qu’un fil de silicium et l’émission de décharges de quelques millivolts stimulerait les nerfs phréniques.

Parmi les plus intéressantes applications hypothétiques des nanorobots, on dénote la construction de nanomachines hypercomplexes et multifonctionnelles qui permettraient la reconstruction de tissus vivants par une simple injection sous-cutanée.

Ces nanorobots, assez petits pour entrer dans une cellule vivante, pourraient remplacer ou réparer les organites, modifier les acides nucléiques - donc le code génétique - ou effectuer d’autres tâches impossibles sans une micro-chirurgie invasive.

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La nanotechnologie 49:49

http://www.dailymotion.com/video/k1QcegGiKxuAwTijk_____________________________________________________________

A la conquete de l’infiniment petit 47:28

http://www.dailymotion.com/video/k3Aip5rPqxkrSNlKy_____________________________________________________________

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