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    Les nanotechnologies 

    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 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 ». Ce secteur en plein développement, fait aussi l'objet d'interrogations éthiques et scientifiques quant aux risques environnementaux et sanitaires et aux incertitudes encore associées aux nanoparticules et à certains de leurs usages. 

    Les nanotechnologies bénéficient de plusieurs milliards de dollars en recherche et développement . L'Europe a accordé 1,3 milliards d’euros pendant la période 2002-2006. Certains organismes prétendent que le marché mondial annuel sera de l’ordre de 1 000 milliards de dollars américains dès 2015. 

    La vision de Feynman

    Dans son discours donné le 29 décembre 1959 à la Société Américaine de Physique, Richard Feynman évoque un domaine de recherche possible alors inexploré : l'infiniment petit. Feynman envisage un aspect de la physique « dans lequel peu de choses ont été faites, et dans lequel beaucoup reste à faire ». Se fondant sur la taille minuscule des atomes, il considère comme possible d'écrire de grandes quantités d'informations sur de très petites surfaces : « Pourquoi ne pourrions-nous pas écrire l'intégralité de l'Encyclopædia Britannica sur une tête d'épingle? » ... une affirmation qui n'avait pas été spécifiquement relevée, et qui est aujourd'hui abondamment citée (de fait, ce qui à l'époque était infaisable, semble aujourd'hui parfaitement réalisable, grâce aux progrès en microtechnologies). Feynman veut aller en deçà des machines macroscopiques avec lesquelles nous vivons : il imagine un monde où les atomes seraient manipulés un par un et agencés en structures cohérentes de très petite taille. 

     

    Le microscope à effet tunnel

    Comme souvent en science, le développement des NST s’appuie sur l’invention de deux instruments permettant d’observer et d’interagir avec la matière à une échelle atomique ou subatomique. Le premier est le microscope à effet tunnel (STM pour Scanning Tunneling Microscope) qui a été inventé en 1981 par deux chercheurs d'IBM (Gerd Binnig et Heinrich Rohrer), et qui permet de parcourir des surfaces conductrices ou semi-conductrices en utilisant un phénomène quantique, l'effet tunnel, pour déterminer la morphologie et la densité d'états électroniques des surfaces qu’il explore. Le second est le microscope à force atomique (AFM pour Atomic Force Microscope) qui est un dérivé du STM, et qui mesure les forces d'interactions entre la pointe du microscope et la surface explorée. Cet outil permet donc, contrairement au STM, de visualiser les matériaux non-conducteurs. Ces instruments combinés avec la photolithographie permettent d'observer, de manipuler et de créer des nanostructures. 

    Les prophéties de Drexler

    En 1986, Eric Drexler publie un ouvrage sur l'avenir des nanotechnologies, Engines of Creation, dans lequel il délivre sa vision des progrès faramineux possibles avec l'essor des nanotechnologies. Ainsi les lois physiques paraissant insurmontables aujourd'hui pourraient être dépassées, les produits créés pourraient être moins coûteux, plus solides, plus efficaces grâce à la manipulation moléculaire. Mais Drexler a également prévu ce qu'on pourrait appeler le revers de la médaille, en effet de telles technologies capables de se reproduire ou du moins de se répliquer par elles-mêmes pourraient être tout simplement cataclysmique puisque, par exemple, des bactéries créées dans un quelconque intérêt commun pourraient se répliquer à l'infini et causer des ravages sur la flore mais aussi sur la faune et même sur l'humanité. Drexler écrit que si l'essor des nanotechnologies, apparemment inéluctable dans le processus d'évolution, devait nous apporter énormément dans des domaines très vastes, il est également fort probable que ces technologies deviennent destructrices si nous ne les maîtrisons pas entièrement. 

    À ce sujet, une des questions qui peuvent être posées est la forte capacité pénétrante qu’ont les nanoparticules à l’égard des tissus cellulaires. Effectivement, du fait de leur taille inférieure aux cellules, dès lors que ces dernières sont à l’état de particules, elles peuvent outrepasser certaines barrières naturelles. Cette propriété est d'ailleurs déjà exploitée dans l’industrie cosmétique. 

    Les principaux champs scientifiques concernés

    Du point de vue de la connaissance scientifique mobilisée, plusieurs sous-disciplines sont particulièrement utiles aux développements des connaissances fondamentales des NST. En effet, des analyses détaillées de la manière dont sont publiés et construits les articles scientifiques concernant les nanotechnologies et les nanosciences, montrent l’émergence de trois sous-champs spécifiques : 

    -          biosciences et pharma : autour de la biologie, des laboratoires pharmaceutiques et des biotechnologies. Ce champ peut être qualifié comme celui de la nanobiologie. 

    -          nanomatériaux et synthèse chimique : autour de la chimie et des nanomatériaux. Ce champ peut être qualifié comme celui des nanomatériaux.

     -          superconductivité et ordinateur quantique : essentiellement issue de la microélectronique, ce champ peut être qualifié comme celui de la nanoélectronique. 

    L’ensemble de ces trois champs s’articulet les uns aux autres avec plus ou moins d’intensité et de distance. Ils ont un impact important sur les modalités d’organisation de l’activité industrielle qu’ils mobilisent dans la zone concernée. En effet, la nanobiologie est essentiellement structurée autour de nombreuses petites entreprises et des grands groupes pharmaceutiques, alors que les activités industrielles concernées par la nanoélectronique s’organisent, pour l’essentiel, autour de très grands groupes, quelques petites entreprises et des grands équipements partagés. 

    Le débat sur les risques

    Débat sur les nanotechnologies et nanotoxicologie.

    Les nanotechnologies sont l'objet d’un débat de société, qui a d’abord été limité au milieu scientifique. Le débat est entré dans l'arène médiatique en 2000 avec l'article de Bill Joy "Pourquoi le futur n'a pas besoin de nous" dans la revue Wired, l'un des titres les plus connus de la cyberculture. Dans les pays industrialisés le débat public émerge à peine alors que de nombreux nanoproduits sont fabriqués et diffusés. C'est le cas aux États-Unis notamment ou au Royaume-Uni. 

    Les enjeux et les risques induits par l’incorporation de matériaux nanotechnologiques (en particulier avec les nanoparticules ainsi que les nouvelles applications qui seront permises par le biais de la maîtrise de la fabrication à l’échelle atomique, suscitent des inquiétudes. 

    Nanotoxicology, une revue scientifique publiée depuis 2007 par Taylor & Francis Group, est consacrée spécifiquement à l'étude de la toxicité des nanotechnologies. 

    La possibilité pour les nanomachines de se reproduire elles-mêmes en mimant le vivant, implique également le risque d'une perte de contrôle à la suite de mutations non voulues ni prévues. La "gelée grise" est sans doute la peur la plus emblématique des nanotechnologies : un amas de nanoparticules qui, devenu autonome, voire organisé, pourrait tout détruire, y compris la croûte terrestre, pour se reproduire. 

    Source : .wikipedia.org/ 

     

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