• V. Les domaines de développement : Aujourd'hui et Demain

      V. Les domaines de développement : Aujourd'hui et Demain

    La nanotechnologie dans la médecine

     

    La nanotechnologie est beaucoup utilisée de nos jours dans de multiples domaines et notamment dans la médecine et la biologie. Celle-ci pourrait permettre une évolution très importante en matière de diagnostic, d'exploration des cellules, mais aussi dans régénération des cellules ou la guérison de maladies comme le cancer. Dans leur rapport "Nanosciences et progrès", deux sénateurs Français membres de l’Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques (Opecst), révèlent les grands axes de cette évolution scientifique. Au cours des derniers mois, plusieurs publications scientifiques sont venues confirmer à quel point les nanotechnologies étaient en train de se diffuser dans le domaine biologique et médical, à la fois en tant qu’outils de recherche et en tant que moyens thérapeutiques très prometteurs.



    III. Les domaines de développement : Aujourd'hui et Demain

     

    Dans le monde :

    Des chercheurs de Houston ont expérimenté un système de nanoballes en or capable de détruire des types de cancers inopérables qui s'échauffent a l'aide d'une lumière infrarouge envoyée proche de certaines particules, qui entrainerait la destruction des cellules cancéreuses se trouvant à proximité. Ils ont aussi fabriqué des nanoballes capables de cibler les tumeurs et de se fixer aux cellules cancéreuses uniquement. Cette nouvelle technique va être expérimentée sur des patients souffrant de graves cancers des poumons.

    D’autres recherches, menées au CNRS à Strasbourg viennent de montrer que les nanotubes de carbone peuvent être utilisés pour pénétrer à l’intérieur du noyau des cellules pour y livrer médicaments et vaccins.

    

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    De l’autre côté de l’Atlantique, à l'Université d’Harvard, des scientifiques américains ont mis au point des nanosondes qui ont été testées avec succès. Il suffirait de les utiliser sur une goutte de sang, un peu de salive ou d’urine pour détecter en quelques minutes une maladie génétique ou un virus. Elles pourraient être, d’ici 5 ans, à la disposition des chirurgiens et des médecins et constitueraient une véritable révolution en matière de diagnostic.

    Des scientifiques américains de l'Illinois sont parvenus à faire "pousser" des neurones en utilisant des nanostructures marquées par un signal biologique, dans la perspective plus lointaine de pouvoir réparer les lésions de la moelle épinière entraînant des paralysies.



    Des chercheurs du Massachusetts et de l’Université du Texas sont parvenus à modifier génétiquement un virus pour en faire un support de synthèse.

    Enfin, des chercheurs Israéliens, ont mis au point un "ordinateur moléculaire" qui pourrait détecter les premiers signes chimiques de la maladie cancéreuse et libérer alors des médicaments.

    Une des conséquences les plus remarquables de cet essor des nanotechnologies est la coopération de plus de plus étroite entre physiciens, chimistes, biologistes et informaticiens au sein de groupes de recherches. Ces quelques exemples récents montrent à quel point les nanotechnologies sont déjà en train de révolutionner la médecine et la biologie et doivent concentrer un effort de recherche considérable.



    En France :

    Les avancées fructueuses de cette convergence scientifique à l’échelle du nanomètre dépendront largement de l’environnement économique, juridique, éthique… mis en place pour accueillir et accompagner cette révolution.

    La France possède des atouts sur ce segment :

    - centres de recherche reconnus au plan international,

    -des infrastructures dédiées à la recherche en nanotechnologies,

    -12 sociétés spécialisées, ce qui la place en deuxième position en Europe après l’Allemagne.

     

    La nanotechnologie dans le domaine militaire

     

    Les États-Unis ont, dès les années 1980, considéré les formidables enjeux militaires liés au développement des nanotechnologies. L’armée américaine a ainsi créé en 2003 l’Institute for Soldier Nanotechnologies (ISN) dont l’objectif de recherche est de transformer les tenues militaires en véritables armures intelligentes

    A un horizon de cinq à dix ans, et sous l’impulsion des nanotechnologies, l’électronique militaire devrait réaliser des avancées considérables. La miniaturisation devrait permettre de stocker et d’analyser l’information plus efficacement. Mais aussi ces technologies permettront la réalisation de capteurs et d’émetteurs petits et légers, qui pourraient être disséminés sur un champ de bataille ou être transportés par un soldat. Le soldat recevra en permanence des informations sur les mouvements de l’ennemi, tout en restant en liaison avec son centre de commandement. En clair, les nanotechnologies fourniront aux militaires les moyens de démultiplier les moyens d’acquisition et de transmission de l’information, tout en améliorant également leurs tenues, leurs armes et même peut-être leurs capacités physiques à l'aide de nano-robots qui pourraient les soigner n'importe où et n'importe quand.

    Le robot volant, connu sous le nom de " bionic hornet " ou frelon bionique, serait a priori capable de se frayer un chemin dans de tous petits endroits, afin de pouvoir réaliser de véritables opérations de frappes chirurgicales, avec par exemple la neutralisation d'ennemis auparavant difficilement atteignables, comme des soldats équipés de lance-roquettes, selon le quotidien Yedioth Ahronoth.

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    Pour prochainement tenues «intelligentes» capables d'interagir avec le corps du soldat, de changer d'apparence et offrant une perception accrue des agressions extérieures, une meilleure protection, voire quelques soins médicaux (compression de plaie, attelle en cas de fracture, injection de médicaments). Ou même des munitions ou missiles plus petits à cause de la plus forte puissance des propulseurs mais surtout du fait de l'augmentation de la précision de la trajectoire qui permet de diminuer la charge explosive transportée ; véhicules plus légers, plus puissants et surtout autonomes qu'il soient terrestres, marins ou aériens (surveillance, logistique, attaque).

    

     

    La nanotechnologie dans l'informatique

     

    Appeler aussi nano-informatique, la nanotechnologie au sein du domaine informatique permet d'introduire les nouvelles architectures des systèmes informatiques et de l'électronique numérique, qui ont la particularité d'exploiter les molécules elles-mêmes comme éléments de base des futurs ordinateurs. On les voient de plus en plus émerger pour des raisons technologiques mais aussi économiques (investissement de 3,7 milliards de dollars par les États-Unis). C'est un marché qui contient un potentiel énorme et qui est en constante croissance, mais certaines entreprises (Intel) rappellent malgré tout que nous atteindrons un jour une limite dans la création de infiniment petit et que d'ici un vingtaine d'années on ne pourra plus rétrécir ces technologies.


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    La nanotechnologie dans l'automobile

     

    Dans ce domaine là également, des progrès importants y ont été réalisés. On note notamment des progrès en matière de peinture/laque, pneumatiques, et de vitres. Par exemples les traitement «Vitres autos» ou Nano-Line. Il permet un très bon écoulement des liquides aqueux, huileux et facilite l’élimination de la saleté, des moustiques, du gel et des autres pollutions du verre.

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    Il existe aussi la « Laque auto» qui est le même principe que les «Vitres auto» il s'agit d'un mélange qui offre une excellente protection. Les liquides aqueux, huileux perlent sur la surface et sont évacuer dès leur contact avec la surface. L’accroche des impuretés, des traces de mouches sans ainsi diminuées. Une fois traité, le vernis se nettoie très facilement.

    

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    Pour prochainement un nouveau concept d'Audi A9 est étudié. Il s’agit d’un concept de voiture utilisant la nanotechnologie pour se réparer automatiquement en cas de dommage mais elle permettra aussi au futur propriétaire de changer la couleur de sa voiture, même en mouvement. Il sera aussi possible de contrôler l’opacité de la cabine du passager.

    

    

    De plus, on note la création d'une huile moteur modifiée pour l'automobile contenant des Nano-diamant, jouant le rôle d'un genre de lubrifiant moteur de qualité qui est un nouveau produit de sci-technologie de diamant de nanomètre fabriqué par le dernier brevet. Utiliser ce produit permet de prolonger la durée de vie des véhicules en réduisant les frottements et l'usure des pistons et d'augmenter la puissance du moteur.

    

    

    Le domaine spatial

     

    Depuis l'aube de l'ère spatiale, vieille d'un demi-siècle, le poids du carburant nécessaire pour propulser une fusée et pour placer son chargement sur une orbite terrestre ou l'envoyer dans l'espace extra-terrestre constitue une contrainte majeure qui limite les vols spatiaux. Les recherches menées sur des techniques révolutionnaires ayant recours aux nanotechnologies permettront vraisemblablement de lever cette contrainte, bien que leur application pratique se situe encore dans un avenir lointain.

    À première vue, « un ascenseur spatial », dispositif qui permettrait de faire monter une charge dans l'espace à quelque 35.000 kilomètres de distance au moyen d'un filin partant de la surface de la Terre et aboutissant à un satellite en orbite géostationnaire, relève d’avantage de la science-fiction que de la science. Les problèmes techniques que pose la construction d'un tel ascenseur seraient immenses : il s'agirait en particulier de fabriquer un câble extraordinairement solide et extraordinairement long.

    La nanotechnologie offre peut-être la clé de la réalisation de ce concept. Les chercheurs se penchent sur la possibilité d'utiliser des nanotubes de carbone, structures de quelques nanomètres de diamètre mais de plusieurs milliers de nanomètres de longueur, pour fabriquer ce câble. Étant donné la solidité des liaisons qui unissent les atomes de carbone formant les nanotubes, ceux-ci sont 100 fois plus solides que l'acier. Il reste naturellement d'immenses difficultés scientifiques, et d'ingénierie, à surmonter pour produire un tel câble en nanotubes, mais l'on continue d'enregistrer des progrès. C'est ainsi, par exemple, qu'une équipe de chercheurs de l'université Rice à Houston (Texas) a découvert qu'en combinant les nanotubes de carbone à de l'acide sulfurique, on pouvait aligner les nanotubes dans la même direction, ce qui accroît encore leur solidité. Si la création d'un ascenseur spatial est encore distante de plusieurs décennies, il pourrait réduire radicalement le coût actuellement extrêmement élevé de la mise de charges en orbite, coût estimé par la NASA (Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace) à 22.000 dollars le kilogramme, pour le ramener peut-être à quelques dollars.

    Le rapport charge utile-carburant est de même un facteur important à considérer dans les vols interplanétaires, étant donné les immenses distances que doivent parcourir les vaisseaux spatiaux se déplaçant dans le système solaire. Brian Gilchrist, ingénieur électricien de l'université du Michigan, a proposé de recourir à la nanotechnologie pour créer un vaisseau spatial propulsé par un groupe de nanomoteurs dont chacun émettrait un flux continu de nanoparticules à charge électrique passant par des propulseurs microscopiques. Des millions de ces moteurs seraient groupés sur une couche de silicone de quelques centimètres carrés et l'on combinerait plusieurs de ces couches pour former le système de propulsion. Un tel système ne pourrait pas produire une poussée suffisante pour arracher le véhicule spatial à la pesanteur terrestre, mais une fois dans le vide spatial, les nanomoteurs pourraient faire accélérer le vaisseau progressivement et efficacement de façon à l'amener à sa destination finale.

     

    La nanotechnologie en général

     

    Dans cette partie nous avons placé les domaines de vie courante où agit les nanotechnologies, comme par exemple le manque d'eau potable qui est un problème pour les pays sous-développés doivent actuellement faire face et où les pays développés y devront faire également face dans un futur, proche ou non. La nanotechnologie peut en effet, dans cette application, permettre de purifier presque totalement les eaux de la surface du globe. On note aussi l'invention des lentilles de contact bioniques. Les chercheurs ont testé ce prototype sur un œil de lapin durant 20 minutes sans observer d'effet indésirable. Selon eux, le dispositif ne gêne pas la vision et précisent même "qu'il y a encore beaucoup d'espace autour de la partie transparente de l'œil que nous pouvons utiliser pour placer des instruments", pensant notamment à des systèmes de télécommunication sans fil. Cela dit, le problème de l'alimentation et de la recharge du nanocircuit subsiste car si le circuit est fonctionnel, les diodes ne s'allument pas. Les chercheurs pensent trouver l'énergie dans la combinaison d'un signal radio fréquence couplé à des cellules photoélectriques placées sur la lentille.

    Des écrans plats de nanotubes. Demain, des écrans de nanotubes remplaceront peut-être nos télés LCD et plasma. Des chercheurs du CEA ont réussi à fabriquer un écran plat de télévision en faisant pousser un nanotube en face de chaque pixel de l'écran. Le nanotube conduit les électrons directement au bon endroit. Sa production industrielle est d'ores et déjà lancée : Applied Nanotech a formé en 2003 un consortium avec Canon pour le développement d'écrans à émission de champ de nanotubes.

     

    Même si certains débouchés sont encore jalousement gardés au sein de laboratoires de recherche et de développement, les principales applications concernent :

     

    - Les capacités de stockage largement démultipliées

    - L'informatique quantique

    - Les puissances de calcul

    - La transmission des données