Tfa nanotechnologie

Pages: 12 (2785 mots) Publié le: 25 mars 2012
Quelques Aspects de la Nanotechnologie


IntroductionLe terme de nanotechnologie vient de nano et de technologie. Technologie est un mot dont la signification est bien connue. D’où vient « nano » ? C’est un préfixe du système métrique ; il dénote la milliardième partie de l’unité de base : un nanomètre (abréviation nm) est le milliardième d’un mètre. Il a la même racine que « nain » et vientdu grec « nannos », qui veut dire « nain ».
Le nanomètre fait partie d’une échelle de longueur : Le mètre (abréviation m) est l’unité de longueur de la vie courante : la chambre dans laquelle on vit a par exemple 3 m de large sur 4 m de long et 2,5 m de haut. Le millimètre (mm) est l’étalon des petits objets par exemple les roues dentées d’un rasoir électrique. Le micromètre (µm) est fait pour lemicroscopique. Une cellule animale a généralement une dimension de 20 à 50 µm. Les couches d’une puce d’ordinateur se mesurent aussi en µm, mais deviennent de plus en plus minces. Le nanomètre s’utilise pour ce qui se passe au niveau atomique ; la distance entre les atomes voisins d’un cristal de sel est de 0,564 nm ; l’épaisseur d’une membrane de cellule est de 4 à 5 nm.
La nanotechnologie estla technologie des objets dont l’une ou l’autre dimension est de l’ordre du nanomètre.
Je me suis intéressé à la nanotechnologie grâce à quelques articles de « Sciences et Vie junior » consacrés à cette matière (voir [5] et [6] de la bibliographie]. Elle ouvre des perspectives intéressantes dans beaucoup de domaines. J’ai aussi eu la chance d’assister à deux conférences grand public organiséespar les Instituts Internationaux de Physique et de Chimie fondés par Ernest Solvay. La première était donnée par le professeur Harald Krotto, prix Nobel de chimie 1996, sur les fullérènes, dont il est un des découvreurs, et les nanotubes (voir chapitre III) ; il a reçu le prix Nobel pour cette découverte. La seconde était donnée par le professeur Jean-Marie Lehn, prix Nobel de chimie 1987, sur «Dela Matière à la Vie: la Chimie? La Chimie! ». À cette dernière conférence j’ai pu discuter des nanorobots avec le professeur Reisse de l’ULB. Ces nanorobots me font rêver. Pourra-t-on un jour fabriquer des robots de quelques molécules, qui peuvent se déplacer suivant les désirs d’un chercheur ?

Les lois de la physique à l’échelle nanométrique sont fort différentes de celles de la physique detous les jours. Ce sont les lois de la mécanique quantique. Elle a été dévelopée dans la première moitié du XXe siècle par les meilleurs physiciens de l’époque. Les Instituts de Physique et de Chimie fondés par Ernest Solvay ont joué un rôle important dans ce développement.
La mécanique quantique a été créée pour étudier des phénomènes qu’à la fin du XIXe siècle la physique classique ne parvenaitpas à expliquer. Il a fallu pour cela changer fondamentalement les bases de la physique. Par exemple un électron n’est plus considéré comme un objet ponctuel à un endroit précis, mais par une onde qui donne la probabilité de le trouver à un endroit donné. Cette onde satisfait à certaines lois, qui sont précisément les lois de la mécanique quantique. Elles sont malheureusement compliquées à écrireet encore plus compliquées à comprendre. Mais cette description par une onde ouvre des tas de nouvelles perspectives. Un exemple en est le microscope éléctronique. Il utilise l’onde associée à un électron pour « voir » des détails beaucoup plus petits que ceux qui sont visibles avec un microscope optique. Les microscopes électroniques ont joué un rôle important dans le développement de la biologiemoléculaire. Mais c’est une microscience et non une nanoscience.

Les nano-objets se différencient encore sur un autre point. Leur surface est beaucoup plus importante par rapport au volume que pour des objets ordinaires. Par exemple, un cristal idéalement cubique de sel gemme de 58,55 g est constitué de N = 6,024. 10²³ molécules (nombre d’Avogadro). Une arrête du cristal aura un nombre de...
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