2005 Marque un tournant dans l’univers de l’informatique. Intel lance le processeur Core Duo. C’est la première fois que les circuits d’un processeur sont








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date de publication20.11.2017
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Du micro au nano

2005 Marque un tournant dans l’univers de l’informatique. Intel lance le processeur Core Duo. C’est la première fois que les circuits d’un processeur sont gravés avec la précision du nanomètre !

C’est une vraie révolution qui annonce une nouvelle manière de travailler, mais surtout, la fin de la course à la miniaturisation !

Cet attrait pour l’infiniment petit date de Démocrite, qui le premier, il y a près de 2400 ans, à imaginé que l’univers est constitué de particules minuscules et indivisibles qu’il appelle « atomos ». Mais il faut attendre le XIXème siècle et le physicien italien Avogadro pour que l’existence de ce qui devient l’atome, ne soit confirmée par l’expérience.

Et si l’on pouvait travailler à l’échelle des atomes ?

Et qui plus est, si l’on pouvait les manipuler !

Le premier à avoir évoqué cette hypothèse est un certain Richard Feynman.

Nous sommes dans les années 50… il ne le sait pas encore mais ses travaux seront, quelques années plus tard, auréolés d’un prix Nobel.

Pour l’instant, son intuition se borne à « arrêtons de chercher à réduire, construisons à partir de l’infiniment petit, à partir de l’atome ».

Oui, mais construire quoi ? Et surtout comment ?

Une première voie dans le processus s’ouvre en 1981, avec l’invention du microscope à effet tunnel ! le fameux STM. Il est capable de visualiser les atomes, mais aussi et surtout … de les déplacer.

Et si on peut déplacer les atomes, on peut créer de nouvelles structures atomiques.

Terminée alors, la démarche de l’homme qui utilise la matière existante pour créer les objets dont il avait besoin. Maintenant, on peut envisager de façonner ces mêmes objets à partir des briques même de la matière, les atomes.

Prolongeant les idées de Feynman, Eric Drexler, toujours dans les années 1980, va ajouter une intuition nouvelle. Il veut lui aussi fabriquer des objets, mais en utilisant les spécificités des comportements de la matière à l’échelle atomique.

Ces concepts prennent forme en 1985 avec la création presque par hasard d’une nouvelle structure de carbone, une structure qui n’existe pas à l’état naturel, et qui va devenir la super star des nanotechnologies. C’est le nanotube !

Les nanotubes de carbones sont intéressants du point de vue de la recherche fondamentale, mais aussi du point de vue des applications. Car, ils valident l’immense avantage de travailler à l’échelle nano, en profitant de nouvelles propriétés de la matière... On entre dans le domaine de la physique quantique !

Mais pouvons nous construire atome par atome des structures nouvelles ?

Comment faire en sachant qu’en utilisant les technologies actuelles et le microscope à effet tunnel, assembler une feuille de papier en ajoutant un million d’atomes par seconde prendrait plus de 13 milliards d’années !

C’est là qu’intervient l’une des idées les plus folles des chercheurs, une idée pourtant simple, née de l’observation de la vie. Dans le processus de croissance du vivant, les cellules se scindent en deux, puis chacune d’elles encore en deux, et très vite elles sont des millions, des milliards…

En extrapolant, pourquoi ne pas faire de même  avec les nanotechnologies ?

Pourquoi ne pas créer des sortes de robots capables d’assembler d’autres robots copies d’eux-mêmes, qui travailleront simultanément, à la chaîne, pour créer, atome par atome et à grande vitesse les objets que nous désirons ?

Reprenons le parallèle avec le vivant et penchons nous sur une parcelle d’un jardin. Nous découvrons qu’il existe des « machines » aux pouvoirs étonnants... Pourrions-nous faire de même !

Comme l’araignée, pourrions-nous tisser des fils plus résistants que l’acier ?

Comme la salamandre pourrions-nous régénérer des tissus vivants ?

Comme la mouche pourrions-nous adhérer à toutes les surfaces, dans toutes les conditions et positions ?

Pour comprendre comment cette araignée adhère à toutes les surfaces, dans n’importe quelle position, il faut regarder la structure de ses pattes : c’est un travail de biologiste. Mais comme aujourd’hui on étudie cette structure à l’échelle nanoscopique, celle des molécules, des atomes et de leurs combinaisons, c’est un travail de chimiste et de physicien qui est nécessaire en plus de la biologie.

A cette échelle, il n’y a plus de frontières entre les sciences.

Cette faculté de créer atome par atome, ce que l’on appelle le bottom up, permet de construire pratiquement sans déchets, défauts ni impuretés. Les coûts de fabrication seraient quasiment liés aux coûts de conception de ces dispositifs, un peu comme dans l’industrie contemporaine des logiciels. Mais avant de baisser les coûts, il faut financer les recherches.

Tout commence dans le bureau ovale en l’an 2000. Bill Clinton reçoit Mihail Roco, venu lui « vendre » les nanotechnologies. La rencontre devait durer 5 minutes… Elle durera une heure, avec à la clef la création de la National Nanotechnology Initiative, et un investissement de 300 milliards de dollars.

Depuis ce jour, c’est véritablement : Bienvenue dans le nanomonde.

Moins de dix ans plus tard, le plus petit objet jamais issue de la main de l’homme est une puce contenant absolument tout le savoir d’une université, tous les cours, toutes les archives, toutes les données.

Rapidement, les nanotechnologies vont devenir un enjeu stratégique, commercial et social de premier plan, et la compétition entre pays fait rage. L’Europe et le Japon ont rattrapé leur retard en termes d’investissement sur les USA et de nouveaux pays comme la Chine ou l’Inde se lancent dans la bataille.

Nous sommes, aujourd’hui, à la première phase de la révolution nano, celle des « nano structures passives ». Ce sont des applications qui ne changent pas de propriétés durant leur utilisation, comme des vitres insalissables, ou des revêtements imperméables…

Mais commence d’apparaître la seconde génération, les « nano structures actives ». Elles sont plus complexes, car elles évoluent durant leur utilisation.

Pour 2010, on nous annonce les premiers prototypes de nano systèmes, où de très nombreux nano composants inter-agissants.

Puis apparaîtront des matériaux intégrant des systèmes robotiques de surface qui transforment leurs caractéristiques et leurs propriétés. On aura également, pour l’industrie de l’électronique, des systèmes d’auto assemblage.

2015 - 2020, marquera le passage à ce que l’on appelle les « nanotechnologies moléculaires ». Ce sera le temps ou les composants des nano systèmes seront élaborés au niveau moléculaire.

En 2007, 50 000 brevets sont déposés et 231 objets contenant des nanotechnologies sont recensés.

La révolution est en marche !

 

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