Qu’est-ce que la nanotechnologie ? – Définir la nanotechnologie

Définir la nanotechnologie

Le terme « nanotechnologie » a suscité beaucoup d’attention dans les médias ces dernières années. Les articles de presse ont annoncé la nanotechnologie comme la prochaine révolution scientifique – avec des promesses d’ordinateurs plus rapides, de remèdes contre le cancer et de solutions à la crise énergétique, pour n’en citer que quelques-unes. Mais qu’est-ce que la « nanotechnologie » exactement ? Et, peut-elle tenir toutes ces promesses ?

La définition officielle des nanotechnologies de l’Initiative nationale pour les nanotechnologies (NNI) est la suivante :

Les nanotechnologies sont la compréhension et le contrôle de la matière à des dimensions comprises entre 1 et 100 nanomètres environ, où des phénomènes uniques permettent des applications inédites.

Encourant la science, l’ingénierie et la technologie à l’échelle nanométrique, la nanotechnologie implique l’imagerie, la mesure, la modélisation et la manipulation de la matière à cette petite échelle.

La définition de la NNI peut être distillée en trois concepts de base :

1. Les nanotechnologies sont très, très petites.

   Quand quelque chose est à l’échelle nanométrique, il mesure entre 1 et 100 nanomètres (nm) dans au moins une de ses dimensions. Lorsque les choses sont aussi petites, elles sont beaucoup trop petites pour être vues avec nos yeux, ou même avec un microscope optique typique. Les scientifiques ont dû développer des outils spéciaux, comme les microscopes à sonde à balayage, pour voir les matériaux qui sont à l’échelle du nanomètre.

   Certains matériaux ont TOUJOURS été à l’échelle nanométrique, comme les molécules d’eau ou les atomes de silicium. Cependant, récemment, les scientifiques ont pu utiliser de nouveaux outils et procédés pour synthétiser et manipuler des matériaux courants à la macro-échelle jusqu’à cette taille, comme les particules de TiO2 (dioxyde de titane).

2. À l’échelle nanométrique, les matériaux peuvent se comporter de manière différente et inattendue.

   À l’échelle nanométrique, de nombreux matériaux courants présentent des propriétés inhabituelles, comme une résistance à l’électricité remarquablement plus faible, des points de fusion plus bas ou des réactions chimiques plus rapides.

   Par exemple, à l’échelle macroscopique, l’or (Au) est brillant et jaune. Cependant, lorsque les particules d’or ont une taille de 25 nm, elles apparaissent rouges. Les particules plus petites interagissent différemment avec la lumière, de sorte que les particules d’or apparaissent d’une couleur différente. Selon la taille et la forme des particules, l’or peut apparaître rouge, jaune ou bleu.

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   Pièce de monnaie en or		Nanoparticules d’or en solution

   Un autre exemple de nanoparticules apparaissant différentes du matériau macroscopique correspondant se trouve dans les écrans solaires. Le dioxyde de titane (TiO2) est utilisé depuis longtemps dans les écrans et les blocs solaires. C’est l’un des ingrédients qui font que les crèmes sont de couleur blanche. Les fabricants utilisent maintenant des nanoparticules pour créer des crèmes et des gels qui sont clairs – parce que les nanoparticules de TiO2 apparaissent transparentes.

   D’autres propriétés peuvent changer lorsque les matériaux sont à l’échelle nanométrique, aussi. Par exemple, l’aluminium (Al) est le métal brillant et pliable utilisé pour fabriquer les canettes de soda. À l’échelle nanométrique, les particules d’aluminium sont extrêmement réactives et explosent. Les nanoparticules sont plus réactives parce qu’elles ont plus de surface que les particules à l’échelle macroscopique.

3. Les chercheurs veulent exploiter ces comportements différents et inattendus pour fabriquer de nouvelles technologies.

   En exploitant ces nouveaux comportements, les chercheurs de nombreuses disciplines différentes espèrent créer de nombreuses nouvelles choses allant de produits quotidiens tels que des chaussettes antimicrobiennes et des raquettes de tennis plus légères à des cellules solaires de pointe, des ordinateurs plus rapides et plus petits ou des traitements médicaux qui traitent sélectivement la maladie. De nombreux scientifiques et ingénieurs pensent que les possibilités sont infinies.

L’iPod Nano est-il un exemple de nanotechnologie ?

Les produits améliorés par les nanotechnologies trouvent déjà leur place sur le marché. Cependant, tous les produits étiquetés « nano » n’utilisent pas vraiment la nanotechnologie. Certains fabricants utilisent le préfixe « nano- » pour communiquer la taille relativement petite de leurs produits spécifiques aux acheteurs potentiels. En outre, ils espèrent capitaliser sur le buzz et l’excitation qui ont entouré la nanotechnologie.

Par exemple, les constructeurs automobiles indiens ont récemment présenté la Tata Nano :

image tirée de http://en.wikipedia.org/wiki/Tata_Nano

Cette voiture n’est certainement pas à l’échelle nanométrique, mais les concepteurs ont choisi de la nommer « Nano » pour communiquer aux acheteurs potentiels son utilisation de la « haute technologie » et sa petite taille. Ce n’est pas le seul exemple sur le marché aujourd’hui.

Un exemple plus courant est l’iPod Nano:

image tirée de http://www.apple.com/ipodnano/

Encore, ce lecteur de musique n’est pas « nanométrique » mais il est beaucoup plus petit que l’iPod original. Cependant, il utilise la nanotechnologie dans les puces et les circuits qui le font fonctionner – de la même manière que votre ordinateur portable !

Il existe des produits qui utilisent la nanotechnologie, même si elle n’est pas contenue dans leur nom ! L’un des cas les plus courants est l’utilisation de nanoparticules d’argent dans les produits de consommation. L’argent est intrinsèquement antimicrobien et est utilisé pour lutter contre les bactéries depuis l’Antiquité. En incorporant de l’argent à l’échelle nanométrique dans les textiles, les plastiques et les appareils ménagers, les fabricants peuvent fabriquer des matériaux qui utilisent une petite quantité d’argent pour tuer les bactéries sans affecter les autres propriétés des produits.

La peluche « Benny the Bear »	Clavier d’ordinateur Silver Seal	Jersey de sport de Sinotextiles Co,Ltd

Toutes les images proviennent de http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/

Cependant, on craint que l’utilisation accrue de l’argent de cette manière ne présente un risque pour l’environnement ou n’entraîne le développement de bactéries résistantes aux antibiotiques à base d’argent.

Le projet sur les nanotechnologies émergentes a créé un inventaire des produits de consommation qui, selon lui, utilisent effectivement les nanotechnologies d’une manière ou d’une autre. Cependant, en raison de la nature propriétaire de ces produits, il est souvent impossible de prendre une décision définitive sur la manière exacte dont le produit utilise les nanotechnologies.

Les nanotechnologies sont-elles à la hauteur du battage médiatique ?

Les nanotechnologies ont été surnommées « la prochaine grande chose ». Elle est annoncée comme la clé de nouveaux traitements contre le cancer, de l’indépendance énergétique, de l’amélioration de l’électronique et de l’apport d’eau potable dans les pays du tiers monde. Avec une telle diversité d’applications possibles, les nanotechnologies ont la capacité de changer le monde dans lequel nous vivons, de la même manière que les ordinateurs ont changé la société au cours des 30 dernières années. Mais pour accomplir ces exploits, les scientifiques et les ingénieurs qui travaillent sur les matériaux à l’échelle nanométrique doivent encore mieux comprendre comment ces derniers se comportent et comment les synthétiser de manière fiable.

Certaines applications sont plus proches du marché que d’autres. Par exemple, des chercheurs, comme le professeur Naomi Halas et Jennifer West de l’université Rice, ont collaboré pour développer un traitement contre le cancer à l’aide de nano coquilles d’or. Le traitement est encore en cours de développement, mais il pourrait trouver sa place dans les essais cliniques dans un avenir proche.

Dans le domaine de la santé, il est possible que l’on ait recours aux nanotechnologies.