NANOTECHNOLOGIES

La fabrication de masse de nanomatériaux

Il faut distinguer les matériaux utilisés pour les T.I.C. des autres nanomatériaux. Dans le premier cas, les quantités de matériaux mis en œuvre sont très faibles (en regard du chiffre d'affaires), ce qui permet de tolérer des coûts de fabrication élevés : pour le matériau le plus présent, le silicium de la puce (qui porte les composants), quelque 10 000 tonnes seulement sont utilisées annuellement et mènent à un chiffre d'affaires de l'ordre de 20 milliards d'euros. Le poids des composants eux-mêmes doit être de l'ordre de la centaine de tonnes. La valeur finale des produits est donc ici dans le façonnage des matériaux bien plus que dans leur coût intrinsèque.

Pour la plupart des autres applications, le prix acceptable des matériaux par unité de poids est beaucoup plus faible (quelques euros par kilogramme). L'approche top down des nanostructurations par façonnage n'est certainement pas viable et seules les techniques de fabrication directe, auto-organisées, peuvent convenir. Il s'agit là d'un véritable défi, pour les chimistes en particulier. Il y répondent par presque autant de méthodes que de cas. La matière peut être obtenue à l'échelle nanométrique par dépôt de couche mince, par broyage, par synthèse en solution ou en phase vapeur de nanoparticules, par croissance auto-organisée, etc. Selon les cas, on obtiendra directement l'objet désiré (couche nanostructurée pour diminuer le mouillage menant à un vitrage anti-buée, laser à puits quantique...) ou il restera à mettre en forme la matière nanostructurée obtenue. Il faudra alors que la nanostructuration persiste dans l'objet final : par exemple, si on agglomère des nanopoudres, celles-ci ne doivent pas fusionner vers de gros grains ; si on élabore des composites, il faut que ceux-ci soient organisés de manière homogène.

La nanobiotechnologie

La matière vivante est au cœur des nanotechnologies pour bien des raisons : tout d'abord, le vivant crée des matériaux à partir du bas (bottom up), en assemblant une à une les molécules suivant une architecture élaborée. Cette architecture confère à ces matériaux des propriétés bien supérieures à celles des objets produits avec ces mêmes molécules mais ayant une architecture simple).

Il en résulte que le vivant est une source d'inspiration exceptionnelle comme utilisateur de nanotechnologies, que ce soit comme « machine » à créer des matériaux complexes à partir de « briques » simples, à traiter l'information, à stocker l'énergie solaire (la photosynthèse).

Une première voie de recherche en nanobiotechnologie, le biomimétisme, consiste en l'élaboration d'objets en tentant de copier cette organisation. C'est ainsi que sont élaborés des nacres artificielles ou des fils d'araignée artificiels.

On peut aussi chercher à utiliser directement des molécules issues du vivant. C'est ainsi que l'on fabrique des moteurs moléculaires avec une enzyme, l'adénosine triphosphatase, présente dans de nombreux tissus. Lorsque le milieu est alimenté en adénosine triphosphate (ATP, le carburant de la matière vivante), l'enzyme se met à tourner. L'objectif à long terme est de disposer de moteurs biocompatibles, capables d'effectuer des opérations d'intérêt médical.

La santé est en effet un secteur de choix pour les nanotechnologies. Des percées majeures sont espérées, notamment dans le domaine de la vectorisation des médicaments (il s'agit de les envoyer dans l'organisme là où ils sont utiles). Grâce à leur faible taille, les nanoparticules sont a priori libres de se mouvoir dans tous les organes, mais elles sont rapidement reconnues comme « corps étrangers » par l'organisme (qui fixe alors à leur surface des protéines spécifiques). Ces[...]