Nanosystèmes, nanopuces et nanorobots

Aujourd'hui, l'essentiel des innovations technologiques dans le secteur des nanotechnologies repose sur l'amélioration des propriétés des matériaux. A tel point que les discussions sur les nanos se cantonnent souvent aujourd'hui au champ des nanomatériaux, laissant de côté les autres objets que l'intervention à l'échelle nanométrique permet de créer ou de concevoir. Et pourtant les nanosystèmes constituaient au départ l'horizon des nanotechnologies...

Les nanosystèmes, c'est quoi ?


Les nanosystèmes sont des petits objets complexes : puces, capteurs, robots... que l'on crée à partir de composants de dimension nanométrique.

Des nanosystèmes électroniques nous entourent au quotidien


La réduction de la taille des composants est l’horizon de l’électronique depuis plus de quarante ans. Car « toujours plus petit » rime avec « toujours plus vite » et toujours plus de capacités : si les premiers circuits intégrés comportaient une dizaine de transistors en 1962, les microprocesseurs en comptaient près de 291 millions en 2006. Ils devraient bientôt en renfermer près de 2 milliards, grâce à des composants aux dimensions de plus en plus réduites (de l'ordre de 36 nanomètres aujourd'hui).

Outre des progrès en informatique, la miniaturisation permet de réaliser des petits objets, puces, capteurs, mémoires, dotés d’une grande puissance de calcul, autonomes voire communicants.
Ainsi l’ « électronique nomade » triomphe : les dispositifs invisibles et nomades, qui captent et transmettent des informations, se multiplient et se banalisent (capteurs d’informations, puces, bases de données interconnectées sur internet, etc.). En particulier, les puces RFID (étiquettes électroniques d'identification par radio-fréquence) connaissent un véritable boom, qui suscite des levées de boucliers de la part d'associations de protection de la vie privée notamment.

Les nanorobots et nano-usines : un rêve initial, qui reste lointain...


Davantage que des nanomatériaux ou des nanopuces, les pionniers des nanotechnologies avaient plutôt entrevu la création de machines miniatures : dans son livre de science-fiction Engines of création, paru en 1986, Eric Drexler décrivait ainsi l’avènement d’ "usines lilliputiennes". L’horizon des nanotechnologies, au départ, c'était de parvenir à créer des machines moléculaires, sortes d’usines capables de créer des matériaux nouveaux et donc... de travailler à notre place !
Concrètement, il s'agit de créer des assemblages d'atomes, qui reproduisent à l'échelle du nanomètre des systèmes tels qu'engrenage, articulation, roue, moteur. C'est extrêmement complexe car il faut manipuler les atomes un par un, comme des légos, et leur donner une fonctionnalité. Il s'agit de ce qu'on appelle "ingénierie moléculaire" pour "molecular manufacturing".
Dans quelques laboratoires, des chercheurs sont parvenus à créer des prototypes, mais pour l'instant ces réalisations restent expérimentales. Les usines fabriquant à la chaîne des nano-robots relèvent donc pour l'heure de la fiction.

... mais, un rêve pas totalement oublié


Même si l'avènement des nanorobots semble encore futuriste, les grands centres de recherche n'ont pas totalement abandonné le projet : des efforts sont faits pour mettre au point des robots minuscules, capables d’interagir avec le vivant, ou bien de coopérer comme un essaim d’abeilles.
En mai 2010, deux articles publiés dans la revue Nature présentaient des "araignées moléculaires", sortes de robots créés à partir d'une protéine et de fragments d'ADN, capables de se déplacer sur une route composée de molécules d'ADN complémentaires, voire de se saisir et de céder des colis de nanoparticules.
Mais dans cette veine, les perspectives concrètes se trouvent en fait davantage dans la manipulation du vivant (notamment des microorganismes pour faire des carburants, de l’hydrogène…) et la biologie synthétique que dans ces machines moléculaires.

Nathalie Fabre - Juin 2010