Les nanos, c'est nouveau ?

Les nanoparticules ne sont pas nouvelles entend-on souvent. En même temps, on dit aussi souvent que les nanotechnologies constituent une véritable révolution. Alors qu'en est-il exactement ?

• Des nanoparticules sont présentes dans notre environnement depuis longtemps
  
• Les années 1970 : la naissance du "concept" nano entre sciences physiques et science-fiction
  
• Les années 1980 : les premiers développements concrets
  
• Les années 1990 : l'essor des nanotechnologies
  
• Et demain ?
  

Des nanoparticules sont présentes dans notre environnement depuis longtemps

Des nanoparticules existent à l'état naturel dans les poussières d’érosion ou d’éruption volcanique, ou encore dans les embruns marins par exemple. De nombreux virus sont également de taille nanométrique.
D'autres nanoparticules, dites "incidentelles" sont produites "involontairement" et sont présentes :

• dans les peintures mayas, des verreries romaines (coupe de Lycurgue) ou dans des épées de Damas du Xème siècle), les fumées de combustion du bois, etc. bien antérieures à la période industrielle
• et plus largement dans les fumées industrielles, celles émanant des moteurs diesel, des grille-pains ou des fours par exemple.

Les nanotechnologies concernent non pas les nanoparticules naturelles ou "incidentelles" mais les nanoparticules et nanomatériaux produits à dessein - et depuis seulement quelques années - par les chercheurs et les industriels pour exploiter leurs propriétés inédites. Tout commence dans les années 1970...

Les années 1970 : la naissance du "concept" nano entre sciences physiques et science-fiction

Si le terme "nanotechnologie" a été utilisé pour la première fois en 1974 par le physicien Norio Taniguchi, la vision d’une possible manipulation de la matière à l’échelle de la molécule, voire des atomes, revient au prix Nobel Richard Feynman, exprimée dans une conférence de décembre 1959.
Le terme a ensuite été popularisé par Eric Drexler et son livre Engins de création, paru en 1986, dans lequel il rendait compte de ses travaux sur les "machines moléculaires" et annonçait l'avènement de l'ingénierie moléculaire où des "usines lilliputiennes, réduites à quelques molécules" seraient "capables de recycler les déchets, de produire de l’eau pure et de l’énergie".
De sa naissance à sa popularisation, le terme a revêtu des acceptions différentes, et un petit détour par la rubrique "Les nanos, c'est quoi ?" devrait vous aider à y voir plus clair.

Les années 1980 : les premiers développements concrets en laboratoire puis au niveau industriel

Au début des années 1980, des développements concrets voient le jour grâce à l'invention du microscope à effet tunnel et du microscope à force atomique par Gerd Binnig et Heinrich Rohrer du laboratoire IBM de Zürich. Les "pointes" de ces microscopes (qui ne "voient" pas la matière à l'aide d'instruments optiques, mais l'analysent et la restituent sous forme informatique) servent à la fois à observer et à manipuler les particules. "On a marché sur l’atome !", ont clamé les physiciens à cette époque: ces nouveaux outils ouvrent la perspective d'assemblages nouveaux de la matière.
Ce n’est cependant pas cette approche ascendante ou "bottom-up", appelée aussi "ingénierie moléculaire", qui prendra le devant de la scène. Partir d'atomes ou de molécules pour les assembler selon une configuration souhaitée est en effet très difficile à mettre en oeuvre et extrêmement coûteux.
Les premiers produits mis sur le marché issus des nanotechnologies procèdent davantage d’une démarche classique de miniaturisation dite "top down" ou descendante : les nanoparticules et nanomatériaux sont obtenus par réduction de taille d'un matériau jusqu'à l'échelle nanométrique.

La production nanotechnologique à une échelle industrielle date de la fin des années 1980 avec les "fullerènes", minuscules billes composées de 60 atomes de carbone, et les nanotubes de carbone. S'ils ont été rejoints depuis par de nombreux autres matériaux, ils demeurent encore les principaux nanomatériaux industriels.
Les premières entreprises spécialisées sont apparues au milieu des années 1990, mais des grandes organisations telles qu'IBM, la Nasa ou le CEA, sans parler des armées, y travaillent depuis les années 1980.

Les années 1990 : l'essor des nanotechnologies

Aujourd'hui, la plupart des productions nanotechnologiques relèvent de nouveaux matériaux : des tissus anti-tache, des peintures autonettoyantes, des verres antireflet et antibuée, du nanocarbone dans les pneus ou les raquettes de tennis…
Mais le projet de l'"ingénierie moléculaire", plus révolutionnaire et alimenté par la science-fiction, n'a pas été abandonné : dans la lignée de Drexler, plusieurs centaines de projets de recherche s'efforcent de construire des "nanomachines" atome par atome, et posent les nanotechnologies comme un programme prospectif de développement scientifique sous-tendu par une certaine vision - politique - du futur. Les connexions entre des initiatives comme celle de Drexler et la définition des grandes politiques scientifiques nationales à partir de la fin des années 1990 existent.
Les futurs développements viendront sans doute de la biologie synthétique qui établit une collection de bio-briques à assembler. Comme on fait des circuits électroniques, l’idée est de construire des « circuits biologiques ».

Et demain ?

Selon les deux spécialistes américains Mihail Roco et Jim Saxton¹, après les deux vagues d'innovations nanotechnologiques que nous avons déjà connues, trois nouvelles vagues seraient à prévoir :

• La première vague, déjà bien avancée, concerne la miniaturisation de l’électronique : la diminution de la taille des gravures permet l’augmentation de la vitesse de fonctionnement et de la capacité de stockage des ordinateurs et puces.
• La seconde vague, elle aussi bien entamée, concerne l’invention de matériaux plus performants : matériaux renforcés, revêtements anti-salissures ou antibactériens, etc.
• La troisième génération qui se profilerait consisterait en produits réactifs qui changent d’état au fur et à mesure de leur utilisation et selon leur environnement (emballages actifs, textiles chauffants ou rafraîchissants, verres variables, matière programmable…).
• Avec la quatrième génération, arriveraient les assemblages de nanosystèmes, nanopuces, nanorobots (mécaniques, hydrauliques, optiques…).
• Enfin, la cinquième génération pourrait voir émerger des compétences nouvelles d’autoconstruction et de réplication des nanosystèmes.

Beaucoup considèrent qu'il s'agit là de science-fiction... mais il ne faut pas négliger le fait que les orientations des recherches scientifiques sont aussi, pour partie, inspirées par la science-fiction... - du moins plus que par les citoyens² ! A moins que la société civile parvienne enfin à peser sur les décisions qui nous concernent tous ?

Mathilde Detcheverry et Dorothée Benoit Browaeys - Juin 2010

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