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La révolution des nanotechnologies. Mythe ou réalité ?

Du mythe à la réalité, les nanosciences restent pour un grand nombre de personnes un mystère malgré qu’elles soient présentes dans nos vies quotidiennes.
 

Un peu d’histoire…

Dans les années 1940, l’invention du transistor ouvre la voie à la révolution informatique et numérique. En effet, à la fin des années 80, les premiers ordinateurs se démocratisent pour le grand public. On observe que le progrès dans la puissance des ordinateurs est rapide avec le doublement de la performance des microprocesseurs tous les 2 ans depuis 40 ans.

L’innovation est croissante : l’enregistrement de la bande sonore sur différents supports comme les disques compactes dès les années 80, les consoles des jeux font leur irruption dès les années 90 et la télévision numérique fait son apparition dès les années 2000. Internet révolutionne la conception de nos vies à travers les réseaux sociaux et un accès à la connaissance.

Parallèlement, en 1974, le japonais Norio désigne pour la première fois le mot « nanotechnologie », tout procédé ou matériau à l’échelle du nanomètre. L’invention du microscope à effet tunnel, permettant d’observer et de déplacer des atomes, a conduit à une meilleure connaissance du monde atomique. Ainsi, dans les années 90, des minuscules vésicules artificielles, appelées liposomes, sont utilisées dans les cosmétiques. En 98, on découvre le rotor moléculaire, qui pourrait conduire à la fabrication de rotor moléculaire artificiel. Cela deviendra les composants de nanorobots.

Cela n’est qu’un premier pas et la partie visible d’un iceberg dont la partie immergée reste à développer : l’avènement de la nanotechnologie en est qu’à son balbutiement.
 

Qu’est ce que la nanotechnologie ?

La nanotechnologie est l’ensemble des études de procédés de fabrication et de manipulation de structures (électroniques, chimiques), de dispositifs et de systèmes matériels à l’échelle du nanomètre (nm), ce qui est l’ordre de grandeur de l’échelle atomique. Cela est concrètement l’équivalent de vingt atomes d’hydrogène, mis côte à côte, tandis que les molécules peuvent faire plusieurs nanomètres de longueur.

Ce sont des briques élémentaires qui fabriquent de la matière de la même façon que l’on fabrique des maisons avec des Legos.« En bref, explique Rogerio Lima, attaché de recherche à l’Institut des matériaux industriels du Conseil national de recherches Canada, les nanotechnologies, c’est contrôler les propriétés de la matière à l’échelle du nanomètre pour obtenir des matériaux ayant les propriétés recherchées à notre échelle. » C’est de l’architecture à l’échelle atomique et moléculaire.
 

Qu’est-ce qui différencie les nanotechnologies des technologies traditionnelles?

Les technologies traditionnelles utilisent un élément quelconque présent dans la nature et en exploitent les propriétés pour produire le résultat désiré. Si une modification de ces propriétés est souhaitable, deux choix s’offrent au chercheur : soit changer l’élément utilisé, soit incorporer d’autres éléments pour obtenir un mélange aux propriétés différentes. Lorsque les nanotechnologies sont utilisées, des éléments « artificiels » sont créés en combinant différents matériaux de façon à obtenir les propriétés désirées à très petite échelle tout en gardant le même matériau initial inchangé.

Sylvain Cloutier Ph. D., titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les matériaux et composants optoélectroniques hybrides et directeur d’un groupe de recherche à ETS l’explique ainsi : « Nous modifions des matériaux existants ou nous en créons de nouveaux pour améliorer des propriétés existantes ou pour en créer de nouvelles […] en partant de matériaux ou d’éléments de base que nous croyons connaître et en les transformant en un nouveau composant. »

Un nanorobot soignant une cellule cancéreuse ©ETS quebec
 

Quelles sont les applications des nanomatériaux ?
Diverses applications des nanoparticules et leurs proportions ©nanotechnologie-médecine

 

Ils sont présents au quotidien : l’ingénierie, la chimie, la science des matériaux, la biologie, les communications, les sciences informatiques et la médecine et même les cosmétiques. Elle contribue déjà à améliorer les centrales de production d’énergie, les procédés manufacturiers, les méthodes de purification de l’eau et la production de nourriture. Les applications sont donc nombreuses; d’où son engouement dans son investissement, représentant plusieurs milliards de dollars en recherche et développement. L’Europe y aurait investi plus de 1.3 milliards d’euros entre 2002-2006. Aujourd’hui, l’investissement mondial est estimé à 1000 milliards de dollars. Les prévisions des recettes sur le milieu de la décennie tablent sur 3.000 milliards de dollars sachant que la nanotechnologie a généré 147 milliards de dollars sur l’année 2008. Cela est dû à ses nombreuses applications qui pourraient changer notre quotidien.

 

Développons les mises en pratique :

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

Par exemple : les nanoparticules de dioxyde de titane dans les crèmes solaires, cosmétiques et certains produits alimentaires ; des nanoparticules de fer dans le packaging alimentaire ; des nanoparticules d’oxyde de zinc dans les crèmes solaires et les cosmétiques.

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

Par exemple : les nanoparticules d’oxyde de zinc dans les enduits extérieurs, peintures, et dans les vernis d’ameublement ; et des nanoparticules d’oxyde de cérium intervenant comme un catalyseur de carburant.

Super-conductivité et ordinateur quantique : essentiellement issue de la microélectronique, ce champ peut être qualifié comme celui de la nanoélectronique. Ce domaine est en recherche et développement.

 

Les chercheurs travaillent également sur d’autres projets :

  • Les nanofoods, injectés dans la nourriture, permettraient de consommer des aliments totalement dépourvus de lipides et de sucre, tout en gardant le goût originel. On pourrait donc manger abondamment sans craindre de grossir. Mieux encore, certains nous ont fait miroiter la possibilité de modifier à volonté le goût d’un aliment.
  • Des nanoparticules qui seraient capable de rendre des matériaux autoréparants : lors d’une cassure, cette substance s’étale dans le matériau.
  • Les nanoélectriques constitueraient des microprocesseurs avec des circuits intégrés à l’échelle moléculaire. Il pourrait en résulter des ordinateurs d’une consommation énergétique ultra-faible.
  • La nanomédecine prospecte trois pistes actuellement « réalistes »: l’affinement des diagnostics, l’efficacité des médicaments et la médecine régénérative.
Nanotubes de carbone ©futura-sciences
 

Sont-ils dangereux pour la santé et l’environnement ?

Les nanotechnologies ont été reconnu comme toxiques pour les tissus humains. De nombreux débats et opinions différentes divergent sur ce sujet. Selon Bruno Bernard, « Les nanoparticules sont comme l’amiante dans les années 1960 une révolution dangereuse si pas encadrée ». 

Dans un rapport publié fin 2008, l’Agence française de sécurité sanitaire de l’environnement et du travail (Afsset) juge que, compte tenu de sa jeunesse, la nanotoxicologie fournit « des résultats encore peu nombreux, disparates et parfois contradictoires ». Elle s’attache à étudier les trois voies possibles d’exposition de l’Homme aux nanotechnologies : voie cutanée, digestive et respiratoire. Les scientifiques étudient encore les effets à long terme à l’exposition des nanotechnologies.

Justement, par rapport à ces effets, des entreprises très prometteuses travaillent sur des projets plus écologiques. Par exemple, Catalytic Clothing, une entreprise de mode, développent des vêtements qui deviennent des catalyseurs, capables de purifier l’air. Cela laisse à penser que les choses bougent.

Enfin, ces applications peuvent conduire à une pollution supplémentaire : les scientifiques n’ont pas encore trouvé un moyen pour recycler les nanoparticules. Cela est particulièrement gênant pour des métaux comme le zinc, le titane et l’argent. Les volumes de production des nano-argent n’est pas anodine; elle représentait 500 tonnes en 2008, soit près de 3% de la population mondiale d’argent métal. Ainsi, des recherches sont fait dans le recyclage des nanoparticules, pour contrer les effets négatifs.

Cela reste un enjeu de taille, pour tous les domaines industrielles et scientifiques, de pouvoir régler les problèmes de risques pour la santé et l’environnement, tout en gardant son côté révolutionnaire qui nous permettrait de faire des choses dignes de la science fiction. Ce procédé est nouveau, il faut donc avoir le temps de se l’approprier et de gérer les dangers tout en tirant les bénéfices. C’est un vrai challenge qui attend nos scientifiques, pour maîtriser en totalité cette technique.

La nanotechnologie n’est plus un mythe, elle est bien présente dans nos vies quotidiennes. Elle touchera, à l’avenir, aux services de base de la population et à ses besoins essentiels comme l’eau potable, les procédures médicales, la production d’énergie verte et économique et la communication entre régions éloignées. Cette technologie pourra ainsi résoudre certains problèmes du 21ème siècle, et révolutionner notre quotidien.

Sources : Futura sciences – WikipediaPlanète viableNanotechnologie medecineSubstance ETS

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