La nanotechnologie, les plus petits

2000/11/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Nanoteknologia

Dans la nature, il existe de nombreux exemples de nanomécanismes. Les catalyseurs naturels des réactions chimiques, dont les enzymes, sont peut-être les plus remarquables. Ils sont géants dans le monde des molécules, mais ont une longueur maximale de 200 nanomètres. Ce sont des molécules de grande spécificité, c'est-à-dire que chacune a un rôle unique et spécifique. Ils sont conçus pour répondre au besoin chimique et géométrique d'une réaction. De cette façon, aucune erreur ne se produit. Ces "machines" sont planifiées atomiquement. Il n'est pas surprenant que la vie soit basée sur ce type de nanomécanismes concrets.

Un autre bel exemple est celui de la photosynthèse. C'est un mécanisme moléculaire de captation de rayons lumineux. Le protagoniste est une antenne parabolique nanoscopique appelée chlorophylle. L'antenne est une molécule de porphyrine, avec l'atome de magnésium central qui reçoit les électrons excités par la lumière. Cette structure est associée à des membranes internes de cellules de chloroplastes par une longue branche moléculaire. La machine conçue par la nature est totalement efficace. Il peut devenir un exemple pour l'être humain. Pourquoi pas ?

En dessous de la microtechnologie

Pour pouvoir faire un outillage de plus en plus petit, une bonne étude des matériaux est nécessaire. Et c'est que ces dernières années, la limitation de la petite chose a suscité l'attention des physiciens. Les choses sont faites de molécules. Molécules par atomes. Atomes avec électrons, neutrons et protons. Ces quarkez. Il est difficile de dire si l'analyse de la structure de la matière finira jamais. Mais pour la technologie, pour l'instant, la limite est les atomes et les molécules. Pour cela, il y a une raison claire. Les atomes et molécules sont les sous-unités les plus petites pour produire la matière stable. En 1990 Jerome I. Le physicien Friedman a reçu le prix Nobel pour avoir démontré la nature des quarks. À votre avis, la limite de la technologie sera l'atome pendant une longue période, pour aller aux prochaines étapes, parce que l'énergie est très différente. La manipulation de particules plus petites nécessite beaucoup d'énergie.

Nanos signifie grec – imi–o. En science on utilise le préfixe nano pour exprimer la part d'un milliard de quelque chose. Par exemple, si un litre est divisé en milliards de fractions, chaque partie est un nanolitre. Et si au lieu d'un litre nous faisons la même chose avec un mètre, nous obtiendrons des nanomètres. Le nanomètre est une mesure de grande importance pour les physiciens et les chimistes, car la taille de nombreuses molécules est d'environ un nanomètre. La nanotechnologie implique la conception de machines de la taille des atomes et des molécules. Par conséquent, pour la fabrication de nanomélisions, il est nécessaire de visualiser et de déplacer les atomes et les molécules individuellement.

Mécanique exacte insuffisante

C'est la principale difficulté de la nanotechnologie. Les lois physiques régissant les atomes et les molécules sont celles de la mécanique quantique. L'instrument nécessaire pour placer un atome dans un endroit approprié doit être basé sur des lois quantiques. Cette machine a été conçue en 1981 par les physiciens Gerd Binning et Heinrich Rohrer du laboratoire d'IBM. (voir Elhuyar Zientzia eta Teknika, numéro juin 2000, page 13).

Il s'agit du microscope à effet tunnel (Scanning Tunnel Microscope, STM). Pour cette invention, il a reçu le prix Nobel en 1986. De la même base physique, les scientifiques ont inventé d'autres outils. Dès lors, les physiciens ont vu les atomes et ont appris à se déplacer lentement. En fait, l'Université de Caroline du Nord développe actuellement un outil appelé "nanomaneiadora", qui peut déplacer des atomes en temps réel. Une autre technique intéressante pour la formation de nanostructures est l'épitaxie du faisceau moléculaire (Epitaxy Beam moléculaire, MBE). Cette technique génère des couches d'un seul atome ou molécule d'épaisseur sur une surface. De cette façon, les nanotransisteurs peuvent être obtenus en plaçant des couches de matériaux semi-conducteurs. Des molécules peuvent également être obtenues. Il est possible d'introduire des millions de transistors dans une puce d'aujourd'hui, mais nous ne savons pas combien la nanotechnologie va se multiplier.

Nouveau nanogiro de notre environnement

De la main des nanotransisteurs viendra la première révolution informatique. En fait, chez Intel, cette technique est utilisée dans de nouveaux microprocesseurs (qui devraient être appelés nanoprocesseurs). Le progrès consiste à la fois dans la capacité d'accumulation et dans la rapidité. Les ordinateurs seront plus petits, plus économiques et plus puissants. Avec eux, tous ceux qui incorporent des systèmes électroniques et émettent des signaux électromagnétiques seront développés.

En médecine, on notera également les avantages de la nanotechnologie dans de nombreuses applications. Les surfaces d'interaction avec le corps, comme les rempotages, peuvent être conçues au niveau atomique. Les outils de diagnostic ont également commencé à sortir sur le marché. En avril de cette année, une caméra de la taille d'une pilule a été présentée. L'ingestion de cette chambre permet une révision médicale du tube digestif. Cette caméra est probablement pionnière dans les outils que les médecins utiliseront prochainement.

Dans les processus industriels aussi, la nanotechnologie pourrait apporter de grandes nouveautés. Par exemple, les réactions chimiques par catalyse peuvent être plus précises, car le catalyseur peut être conçu au niveau atomique. De cette façon, le rendement des réactions augmentera et les déchets disparaîtront grandement. Ce serait une étape importante pour l'industrie sans fumée.

L'état des matériaux peut être contrôlé au niveau moléculaire. Par exemple, des fissures ou des problèmes de corrosion peuvent être détectés dans le béton pour prédire les faiblesses du bâtiment. D'autre part, des techniques seront disponibles pour renforcer ces matériaux. En général, on cherchera une solution au défi que les choses soient incassables.

Ce défi est également indispensable dans le domaine des véhicules. En outre, plusieurs entreprises étudient au niveau théorique la conception des moteurs moléculaires. Les préoccupations traditionnelles de l'industrie automobile peuvent être abordées sous une nouvelle perspective. Entre autres, des véhicules plus légers seront conçus pour se déplacer par terre, air ou eau et nécessitant moins de carburant. Il est également question de dispositifs capables de résoudre.

Tout cela ne sera pas seulement vu dans les applications industrielles. C'est aussi un thème qui agite les appareils électroménagers. Ce que nous utilisons tous les jours sera plus léger, meilleur et plus durable dans un proche avenir. Mais on s'attend à ce que la nanotechnologie invente et développe de nouveaux concepts. Qui sait ce qui sera inventé... On peut dire, cependant, que c'est la principale source d'inspiration, comme cela a toujours eu lieu, la conception de la nature. Par exemple, l'obtention de la photosynthèse artificielle peut supposer une grande révolution dans le domaine de l'énergie.

Il est difficile de prédire où la nanotechnologie peut nous mener. Cela change de vie. Nous avons vu la limite du petit, mais nous n'avons fait que commencer à l'exploiter. Peut-être, dès que la nanotechnologie est considérée comme normale, le fait que les outils soient plus petits n'est pas notre préoccupation.