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RÉSUMÉ
Les nanosciences et les nanotechnologies peuvent être définies comme étant les sciences et les technologies des systèmes nanoscopiques. Elle sont ainsi appréhendées comme une petite révolution, tant leur grande capacité de manipulation donne lieu à de nombreuses réalisations. Cet article propose une exploration de ce contexte, du fondamental aux applications. Quelques définitions ainsi que les aspects fondamentaux que sont les lois d’échelle et les nanosystèmes sont alors proposés. Par la suite, les différents outils (microscope à sonde locale, techniques optiques et autres) puis quelques grands domaines d’applications (nanoélectronique, biotechnologies, domaine biomédical et secteur spatial) sont présentés.
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INTRODUCTION
Les nanotechnologies sont présentées comme une révolution. La capacité de contrôler individuellement les atomes donne lieu à de nombreuses spéculations. Certes, un vaste champ d'applications s'ouvre (électronique, aéronautique, chimie, biotechnologies) tant les propriétés des nanosystèmes s'avèrent nouvelles.
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4. Quelques grands domaines d'application
Les domaines d'application des nanotechnologies sont nombreux. Même si des nanoparticules sont déjà présentes dans des produits que nous achetons (automobiles, vêtements...), pour le futur, les nanotechnologies modifieront de manière profonde la façon dont les matériaux et les appareillages seront produits. La capacité de synthétiser des briques fondamentales (building blocks) avec une taille et une composition désirées, puis de les assembler dans des structures plus grandes, avec des propriétés et des fonctions spécifiques, vont révolutionner les matériaux et les fabrications. Les chercheurs seront capables de développer des structures inexistantes dans la nature, au-delà de ce que la chimie peut nous offrir.
Parmi les avantages de ces matériaux et appareillages, notons des matériaux légers, plus résistants, programmables, la réduction des coûts de vie (life-cycle costs) via des pannes moindres, des appareils basés sur des principes et architectures nouveaux et l'utilisation de méthodes de fabrication à l'échelle moléculaire et des amas, etc.
Une estimation du marché des nanotechnologies à l'horizon 2015 est donnée dans le tableau 2.
4.1 Nanoélectronique
Le domaine de la nanoélectronique est associé aux ordinateurs moléculaires et quantiques. Derrière un mot unique se cachent cependant plusieurs concepts, qui n'ont en commun que le préfixe « nano ».
Depuis les années 1970, les chimistes et physiciens conçoivent, dessinent et fabriquent des molécules qui, individuellement, remplissent les fonctions des résistances, diodes, transistors, interrupteurs. Dès le début des années 1970, des chercheurs d'IBM ont breveté l'idée qu'une seule molécule puisse fonctionner comme un élément de mémoire. Quelques années plus tard, d'autres chercheurs ont imaginé qu'une molécule puisse se comporter comme une diode quand elle est placée entre deux électrodes métalliques. Le passage de la théorie à la pratique ne fut cependant pas simple. Mais avec l'invention du STM, en 1981, les choses se sont accélérées. Des essais d'interconnexion sur une molécule, la possibilité de manipuler les atomes, la mesure de la résistance électrique d'une molécule sont autant d'étapes expérimentales nécessaires, réalisées grâce au STM. Néanmoins, des difficultés...
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - TIMP (G.L.) (éd.) - Nanotechnology. - Springer (1999).
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(3) - WAUTELET (M.) (éd.) - Les Nanotechnologies. - Dunod (2003).
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(4) - BHUSHAN (D.) (éd.) - Springer Handbook of Nanotechnology. - Springer (2004).
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(5) - FIVEL (M.), FOREST (S.) - Plasticité cristalline et transition d'échelle : cas du monocristal. - [M 4 016], Étude et propriétés des métaux (2004).
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(6) - COSTA (P.) - Nanomatériaux. Structure et élaboration. - Nanomatériaux- Structure et élaboration[NM 3 010], Nanotechnologies (2001).
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