Les nanotechnologies, pierre philosophale du 21 ème siècle

Le pauvre Nicolas Flamel, (1330-1418) auteur du "grand éclaircissement de la pierre philosophale pour la transmutation de tous les métaux" en aurait avalé Nicolas Flamelson grimoire : le vieux rêve des alchimistes s'est enfin réalisé. Oui, l'on peut aujourd'hui changer le plomb vil en or fin et le charbon noir en pur diamant !

Comment cela, chère Carole ? Rien de plus simple chère Elisabeth, avec la nanotechnologie moléculaire.
A tes souhaits. La quoi ?

La nanotechnologie moléculaire : nano vient de nannos, le nain grec, et ça veut dire tout petit. Un nanomètre, pour être précis, c'est un millionième de millimètre, ou encore 10 -9 m, nettement plus gros que l'angström (10 -10 m). Le diamètre de chacun de nos globules rouges mesure 800 nanomètres. Eéénoooorme par rapport à la largeur d'une molécule d'ADN qui fait 2,5 nanomètres !

Et je ne parle pas de molécule au hasard : car la nanotechnologie moléculaire, ce n'est finalement que la fabrication d'objets de la taille des mo-lé-cu-les. Par exemple pour fabriquer un diamant, qui est, tout comme le charbon, constitué uniquement de molécules de carbone, il suffit de réorganiser autrement ces molécules.. Mais le diamant n'est pas la chose la plus intéressante à fabriquer !

Imaginons toutes les autres applications possibles de l'infiniment petit : des moustiques robots comme ceux que décrivait Philip K.Dick dans les années 60, capables de vous réciter à l'oreille des slogans publicitaires sur tous les tons jusqu'à ce que vous les écrabouilliez, ou des cafards artificiels qui vous espionnent jusque dans les recoins les plus secrets de vos cachettes, ou des nanorobots pénétrant courageusement et sans douleur à l'intérieur de votre corps pour aller attaquer des cellules cancéreuses, ou au contraire de méchants nanovirus, plus efficaces que n'importe quelle arme biologique…

Et… comment on les nanofabrique, ces nano-objets ? Avec des nanomachines peut-être ? mmmh ?
nano engrenagesExactement. (stupeur !).
Tout l'enjeu des nanotechnologies c'est justement la fabrication d'outils de taille infinitésimale destinés à construire, comme le ferait Bouygues avec des briques et du mortier, ou un enfant avec des Lego, des objets de taille moléculaire.
Ce n'est pas simple, car à cette échelle, l'instrument d'observation étant bien plus gros que les molécules, il risque de les détruire.

Alors comment fait-on pour construire des nanomachines ?

très joli à voirAvec un rayon laser qui attrape les molécules l'une après l'autre, ou à l'aide d'un microscope à effet tunnel, on a déjà créé des nanotubes, et on doit arriver à faire des nano-engrenages ou des nano-roulements à billes qui marchent à la lumière, c'est à dire qu'ils n'ont pas besoin de beaucoup d'énergie pour fonctionner. C'est très joli à voir, n'est-ce pas ?

Et c'est quoi, un microscope à effet tunnel ?

C'est une machine qui utilise une espèce de sonde en forme d'aiguille de manière à approcher un atome unique tout près de ce qu'on veut observer. La pointe de l'aiguille est un atome unique. Quand la sonde est assez près , on détecte un courant électromagnétique, et la sonde envoie une légère charge qui crée un courant appelé effet tunnel. On mesure ce courant, et en scannant ainsi la surface de l'objet à observer on en obtient une image 3 D, mais on peut aussi changer l'organisation de ses molécules..

Y a t-il déjà des applications ?

Oui, et notamment dans le domaine de l' électronique. Tu connais la loi de Moore selon laquelle le nombre de transistors intégrés sur une puce double tous les 18 mois (2 300 de transistors sur le 4004 en 1971 , 5,5 millions sur le Pentium Pro aujourd'hui). Mais en passant aux nanotechnologies, cela va aller beaucoup plus vite encore, on va pouvoir fabriquer des transistors infiniment petits, de l'ordre de 90 nanomètres (soit la taille de 360 atomes mis bout à bout), comme l'ont déjà fait Lucent Technologies , IBM ou Intel ; on prévoit même d'arriver à 9 nanomètres en 2024.. En gros, on va avoir dans 30 ans sur une seule puce toute la puissance qu'on aurait aujourd'hui avec un ordinateur à l'échelle du système solaire !
je stocke  tout là dedansDes applications existent aussi dans le domaine du stockage des données : avec le "millipède", IBM arrive à mettre des centaines de gigabits dans 1 cm2 à peine .. Et l'avantage de ce stockage n'est pas seulement la place ainsi gagnée, c'est aussi la rapidité, tendant vers le temps réel, ce qui est infaisable actuellement…D'où les nombreux rapports qu'ont les nanotechnologies avec les grids.

De même les nanotechnologies ont déjà permis de mettre au point des routeurs optiques (voir notre article sur les fibres du même nom) qui permettent d'envoyer des terabits d'infos sans les ralentir comme les routeurs actuels.

Et à part l'électronique et l'informatique ?

C'est sans doute dans les domaines de la médecine, de la biochimie et de l'écologie que les applications seront les plus passionnantes : prenons par exemple le problème des déchets . Les nanotechnologies vont peut-être nous en débarrasser si nous réussissons à construire les équivalents robots des insectes des champignons ou des micro-organismes nécrophages et coprophages, qui recyclent les cadavres ou les excréments et les réintroduisent dans le circuit des nutriments. Mieux qu'une une usine d'incinération qui elle ne produit que de la dioxine !

En médecine, on va pouvoir fabriquer de minuscules injecteurs de médicaments, éviter les incisions, attaquer directement les tumeurs cancéreuses grâce à des outils ou des robots infiniment plus petits que les pores de la peau. Mieux encore, on va pouvoir concevoir des "cellules" sur le modèle de celles du vivant, c'est à dire contenant un programme qui leur permettra de se reproduire à l'identique : et donc fabriquer de la peau pour les grands brûlés, des cellules du foie pour les hépatiques, etc. et pourquoi pas des objets se reproduisant ou se réparant eux-mêmes..

Rejoignant un vieux rêve d'Asimov, lui aussi auteur de science fiction, mais biologiste de surcroît, on peut imaginer trouver une solution à la surpopulation grâce aux nanotechnologies ; en effet, puisque sur Mars existent des atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, on pourrait les utiliser pour construire sur cette planète une atmosphère identique à la nôtre, et la coloniser... Mais ça, ça n'est pas pour demain !

Si ce n'est pas complètement un rêve, il doit y avoir des gros sous là dessous, non ?

Bien entendu : on annonce pour les prochaines années plus de 300 IPO (entrées en bourse) de start-up spécialisées dans les nanotechnologies, ce qui est de la folie, mais cela montre assez les espoirs que les gens mettent là dedans. Plus sérieusement, toutes les grosses sociétés ont des programmes de recherche dans ce domaine, elles y ont investi beaucoup d'argent (Intel, IBM, Lucent..). Même chose pour les pays, la Corée et le Japon notamment y ont mis pas mal de blé. Et je ne parle pas de la NASA. L' Europe n'est pas en reste, à preuve le programme Esprit qui a lancé dès 1997 un programme de recherche de 25 millions d'euros...

Dis-moi, tu n'es pas fiancée à un nanotechnologiste, par hasard ?

- Non pourquoi ? - Parce que je t'aurais dit d'aller faire expertiser le diamant de ta bague de fiançailles !

 

Elisabeth Chamontin avec la science et les documents de Carole Lawday
Juin 2002

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