Médecine, ordinateurs, batteries… quand les nanomatériaux envahissent le monde › Geeky News

On ne le voit toujours pas dans notre société inondée de smartphones et d’objets connectés. Mais l’ère du silicium touche à sa fin. La fameuse loi de Moore, qui exige que le nombre de processeurs installés sur une puce double tous les deux ans, s’épuise. De plus, notre société numérique ressemble de plus en plus à un gouffre énergétique. Pour assurer l’avenir, chercheurs et industriels se tournent désormais vers les nanomatériaux, des objets fabriqués de toutes pièces mais avec une extrême précision.

« Nous assistons à une convergence des connaissances. En physique, biologie et chimie, on peut désormais créer et manipuler des molécules à l’échelle nanométrique, soit le milliardième de mètre », s’enthousiasme Jean-François Dayen, professeur à l’Institut de physique. . et la chimie des matériaux à Strasbourg. A ce niveau de précision, les lois de la physique ne fonctionnent plus de la même manière. Des phénomènes quantiques apparaissent. Par exemple, les électrons deviennent à la fois des ondes et de la matière. En jouant avec ces propriétés étranges, les scientifiques espèrent créer des matériaux plus résistants ou qui conduisent beaucoup mieux l’électricité. « Des champs entiers de recherche s’ouvrent. Sans aucun doute, les nanomatériaux seront au centre des avancées scientifiques de demain », a déclaré Jean-François Dayen.

Certains sont déjà présents dans notre quotidien. Les fabricants de téléviseurs, par exemple, utilisent des cristaux composés de quelques atomes pour augmenter la qualité d’image de leurs écrans haut de gamme. Plus controversées, les particules de dioxyde de titane sont utilisées dans les écrans solaires ou les revêtements antibactériens pour les réfrigérateurs. « Depuis les années 1980, il y a eu beaucoup de recherches sur les machines moléculaires, de très petites structures qui peuvent se comporter comme des moteurs. Ce travail a conduit à certaines applications qui incluent des films auto-cicatrisants à très grande vitesse », rappelle Jean-Pierre Sauvage. , professeur émérite à l’Université de Strasbourg et prix Nobel de chimie 2016. Appliqués sur l’écran d’un smartphone, ces revêtements éliminent très rapidement les rayures. « Les molécules retrouvent leur chemin car les liaisons entre elles sont plus fluides », explique le chercheur.

Si cette technologie n’a pas fait son chemin, c’est sans doute pour des raisons économiques. Mais d’autres applications voient le jour. Les nanotubes de carbone, par exemple, rendent les batteries plus efficaces. « Ces structures composées de graphène enroulé sur lui-même forment des tubes d’un nanomètre de diamètre plus fins que l’ADN », précise Jean-François Dayen. Les scientifiques les ont découverts dans les années 1990, mais aujourd’hui, ils ont plus de contrôle sur leur pureté. Ils peuvent les produire en grande quantité et les allonger sans perdre en délicatesse… La start-up française Nawa Technologies pourrait commercialiser en 2022, la première batterie de nanotubes de carbone. « Cela risque de modifier le terrain. Les nanotubes sont de très bons conducteurs. Les charges et décharges seront beaucoup plus rapides », prédit Jean-François Dayen.

« La nanomédecine n’est pas loin non plus des applications à grande échelle, précise Jean-Pierre Sauvage. Ici, l’idée est d’utiliser des objets dans l’infiniment petit pour soigner l’intérieur du corps. Ainsi, les machines navigueraient dans les fluides biologiques, transporteraient des médicaments et attaqueraient, par exemple, les cellules cancéreuses. « Il y a beaucoup de travail dans ce domaine de recherche et les premiers résultats obtenus en laboratoire sont prometteurs, estime le prix Nobel de chimie. Près des tumeurs, le PH est généralement plus bas. Cette caractéristique permet d’orienter les nanomachines vers leurs cibles. Alors tout ce qu’ils ont à faire est de lâcher leurs bombes chimiques.  »

Jouez avec le « spin » des particules

L’informatique prépare également sa révolution, grâce aux propriétés quantiques des particules élémentaires. « Dans une puce, la chaleur qui s’en dégage est énorme. Pour améliorer les composants, il faudrait changer le mode de passage du courant », estime Thomas Ebbesen, médaillé d’or CNRS et directeur de l’Institut universitaire des hautes études de Strasbourg (Usias). C’est justement possible en jouant avec le « spin » des particules. « Ce mouvement de rotation, qui est une propriété intrinsèque des électrons, peut être mesuré et utilisé pour formaliser des séquences de 0 et 1 (comme dans le calcul actuel) selon qu’une particule tourne dans un sens ou dans un autre, autour de son axe », explique Jean -François Dayen.

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« Lorsque deux tours frottent l’un contre l’autre, il n’y a pas de frottement et donc pas de problème de chaleur. Cette technologie pourrait certainement réduire notre empreinte énergétique », ajoute Thomas Ebbesen. Par conséquent, les laboratoires travaillent dur pour développer des transistors de spin. Peut-être que ses travaux seront accélérés par les dernières découvertes du chercheur franco-norvégien. « En faisant résonner la matière avec les fluctuations électromagnétiques qui constituent le bruit de fond de l’Univers, on peut modifier les caractéristiques de certains matériaux. Par exemple, nous pouvons augmenter la puissance d’un aimant 700 fois ou accélérer des réactions chimiques », explique Thomas Ebbesen. Avant de reconnaître : « Cela ressemble encore un peu à de la science-fiction. Mais peut-être qu’un jour, ce travail facilitera la production de médicaments trop complexes à développer aujourd’hui. Il n’en fallait pas plus pour attirer l’attention du Darpa. La célèbre agence américaine de l’innovation suit de près l’évolution de cette technologie « made in Strasbourg ».

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