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AUJOURD’HUI
DEMAIN
De la houille blanche
à la
microélectronique
L’ENSERG,
MINATEC
et PHELMA...
Nanotechnologies :
les
nouveaux défis
p. 2 & 3
p. 4 & 5
p. 6 & 7
SUPPLEMENT GRATUIT AU NUMERO XXXXX DU JEUDI 8 NOVEMBRE 2007
50 ans, ça se fête !
1957 : À l’heure du
tube électronique et
de l’enfance du
transistor, l’Ecole
d’Ingénieurs
Electroniciens
accueillait sa
première promotion
d’élèves ingénieurs.
Rebaptisée quelques
années plus tard
ENSERG (Ecole
Nationale
Supérieure
d’Electronique et de
Radioélectricité de
Grenoble), elle
s’installait rue des
Martyrs sur le
polygone
scientifique et
devenait un acteur
majeur du
formidable
développement de
la micro
électronique
grenobloise. 50 ans
plus tard,
l’avènement des
nanotechnologies lui
donne un nouvel
élan : avec la
création de Phelma,
école issue du
mariage de la
physique, de
l’électronique et des
matériaux qui s’est
donné une mission :
« Inventer
aujourd’hui les
technologies de
demain ».
2
8 novembre 2007
Le fabuleux destin de l’ENSERG
HISTORIQUE
De la houille blanche
La Houille Blanche, moteur
de la révolution industrielle
grenobloise
Jean Benoît
1942
Le Professeur Jean BENOIT
crée la Section Spéciale
« Hautes Fréquences » qui
assure secrètement la continuité des enseignements de
cette spécialité hautement
stratégique.
1946
Il met en place une Section
Spéciale en Radioélectricité
au sein de l’Institut Polytechnique de Grenoble. La
propagation des ondes hertziennes et le traitement des
signaux qu’elles transportent nécessitent la conception et la réalisation d’appareillages électroniques plus
ou moins complexes. Grenoble ne peut pas laisser
cette discipline en dehors de
ses compétences.
12 août 1957
L’Ecole d’Ingénieurs Electroniciens de Grenoble
(EIEG) est créée. Le temps
presse, la rentrée 1957 est
proche. Des locaux sont rapidement aménagés au
3ème étage d’une ancienne
peausserie, victime du déclin de cette activité dans le
bassin grenoblois, rue de Paris. Les cours peuvent commencer, l’EIEG fonctionne !
Des travaux pratiques sont
montés. Des cours de spécialités sont assurés par des
représentants du monde industriel et de la recherche.
Une bonne partie de la 3e année est consacrée à la réalisation d’un projet de fin
d’études encadré par un industriel. Cette disposition
qui paraît banale de nos
jours, constitue, en 1957,
une réelle innovation.
A la fin du 19e siècle que la
ville a vu se développer des
activités importantes dans
le domaine de l’électricité
lié es à la pro duction
d’énergie. La manifestation
la plus significative fut la
réalisation, par Aristide
BERGES en 1878, d’un générateur d’électricité à
l’aide d’une chute d’eau
afin de fournir aux papeteries de la vallée du Grésivaudan l’énergie nécessaire
à
leur
fonctionnement. Cette expérience marqua le début
d’une gigantesque aventure qui vit, au cours de la
première moitié du 20e
siècle, le bassin grenoblois
s’investir massivement
dans les processus hydrauliques de la production
d’énergie électrique.
Entre les deux guerres
mondiales, trois industriels
grenoblois participent à
l’ e ss o r d e l a H o u i l le
Blanche et de Grenoble :
BOUCHAYER et VIALLET : installation de
conduites forcées.
NEYRET, BEYLIER et PICARD (NEYRPIC) : fabrication de turbines pour
transformer l’énergie hydraulique en électricité.
MERLIN et GERIN : matériel pour la production et la
distribution d’électricité.
Une formation qui répond aux
besoins industriels
L’Université n’était pas en
reste. Dès 1896, une loi regroupe toutes les facultés
et écoles supérieures d’une
même ville au sein d’une
Université. En 1899 est
créé le Brevet d’Etudes
d’Electricité Industrielle
suivi, en 1900, de la création de l’Institut d’Electrote chn iq ue ( le f ame ux
« Insti ») qui à partir de
1903 délivre le Diplôme
d’Ingénieur Electricien. De
1908 à 1914 de nouveaux
enseignements sont créés :
Hydraulique, Electrochimie et Métallurgie conduisant, entre les deux guerres
mondiales, aux créations
successives de l’Institut
d’Electrochimie et l’Ecole
d’Ingénieurs Hydrauliciens.
En pleine guerre (1942) le
Professeur Jean BENOIT
crée la Section Spéciale
« Hautes Fréquences » qui
assure secrètement la
continuité des enseignements et développe des applications militaires.
Après guerre, on voit trois
grands précurseurs de la
collaboration université industrie travailler ensemble pour le plus grand
bien de la notoriété du bassin grenoblois. Il s’agit des
fameux « trois Louis » :
Louis NEEL : Directeur du
C e n t r e d ’ E t u d e s N ucléaires et de l’Institut Polytechnique de Grenoble
Paul Louis MERLIN : Directeur de la Société MERLIN GERIN
Louis WEIL : Doyen de
l’Université de Grenoble.
1948, le Professeur Louis
NEEL, chassé de Strasbourg par la seconde
guerre mondiale, trouve
l’université de Grenoble
suffisamment attractive
Aristide Bergès et le berceau de la houille blanche, Lancey et le
massif de Belledonne, fin XIXe siècle (collection Musée de la Houille
Blanche, Lancey-38)
pour s’y installer. Grâce à
une collaboration étroite
entre les mondes universitaire et industriel et bénéficiant de la disponibilité
d’anciens terrains militaires, dés 1956, le Centre
d’Etudes Nucléaires de
Grenoble (CENG) et le
Centre National de la Recherche Scientifique
(CNRS) sont construits et
dotés de moyens sur le polygone d’artillerie rebap-
tisé polygone scientifique.
La maîtrise de l’énergie nucléaire requiert une expertise dans le domaine de
l’électronique et de la physique. Le Labora toire
d’Electronique et des Techniques de l’Informatique
(LETI) est créé.
Août 1960
Des crédits sont obtenus et
un terrain cédé sur le polygone (devenu depuis scientifique), chemin des Martyrs.
Ce n’est pas encore une avenue et le chemin se termine
dans les broussailles ! Le Général De Gaulle inaugure les
nouveaux locaux.
Station du Riondet vue intérieure, 1924 (collection Musée de la
Houille Blanche, Lancey-38)
1960 : le bâtiment de l’ENSERG en construction
8 novembre 2007
Le fabuleux destin de l’ENSERG
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HISTORIQUE
à la microelectronique
Au début était le tube
Comme discipline autonome,
l’électronique voit le jour en
1907, au moment de l’invention de la triode à vide par
LEE de FOREST, inspiré luimême par la diode à vide que
FLEMING avait découverte
en 1904. Ces fondations posées, toute une famille de
nouveaux composants va
faire son apparition comme
les tétrodes et les pentodes.
D’ailleurs un proche parent,
le tube cathodique, communément appelé écran de télévision est resté, jusqu’à la fin
du 20ème siècle, le moyen le
plus utilisé pour visualiser
une image électronique.
Maurice Buyle Bodin
1968
L’Ecole d’Ingénieurs Electroniciens de Grenoble
(EIEG) intègre la Section
Spéciale en Radioélectricité et devient l’Ecole Nationale Supérieure d’Electronique
et
de
Radioélectricité de Grenoble (ENSERG)
L’ENSERG dans les années 60
La révolution du transistor
En 1948, une invention bouleverse le monde encore
jeune de l’électronique. Le 24
décembre 1947, William
SHOCKLEY, Walter BRATTAIN et John BARDEEN
mettent au point le premier
transistor dans les laboratoire s de BELL TELEPHONE. Ils ne se rendent pas
compte de l’importance de
leur découverte qui leur vaudra cependant le prix NOBEL de physique en 1956. En
effet, il faut une bonne dizaine d’années de tâtonnements avant que ce transistor
dit « bipolaire » atteigne un
niveau techniquement acceptable. Les premiers utilisent, dès 1950, un matériau
dit « semiconducteur », le
germanium qui est bientôt
supplanté par un autre plus
performant : le silicium. Les
progrès de la technologie et
de la physique des semiconducteurs aboutissent rapidement à deux orientations
nouvelles :
La mise au point du transistor
à effet de champ dont le principe avait été établi dès les
années 1930 mais qui n’avait
jamais été réalisé faute de
moyens technologiques appropriés.
La miniaturisation qui commence par le développement
des circuits imprimés puis
des circuits intégrés.
La course à la miniaturisation
est engagée
On ne parle plus de transistors mais de « microélectronique » et de « puces » comprenant de plus en plus de
transistors dans un espace de
l’ordre du mm2 . Gordon
MOORE, co-fondateur de la
firme INTEL est le premier à
risquer une prévision chiffrée
de cette croissance : le
nombre de transistors par
De 1957 à 1975
Jean BE NOIT dirige
l’EIEG, puis l’ENSERG
avec l’autorité que chacun lui reconnaît. Après
avoir procédé à la création de l’école, il en assure
la pérennité au sein de
l’Institut National Polytechnique de Grenoble
(INP Grenoble).
De 1975 à 1983
Le bâtiment rue des Martyrs aujourd’hui
puce devrait doubler tous les
18 mois. Cette prophétie reçoit un accueil dubitatif au
début mais s’est régulièrement confirmée depuis à tel
point que les industriels
concernés ne jurent plus que
par « la loi de MOORE »,
l’œil rivé sur le graphique la
représentant.
Explosion de la
microélectronique
Les années 70-80 sont très
dures, la microélectronique
occidentale est sinistrée (en
1985, sur les 10 premiers fabricants m ondiaux, on
compte 7 japonais). Cependant, la résistance s’organise,
au sein même du bassin grenoblois. Dès 1975, la société
EFCIS, issue du LETI, est
créée, son objectif est de revitaliser la microélectronique
française en proposant des
circuits spécifiques à la demande. Depuis lors, plus de
20 « start ups » essaiment à
partir du LETI. L’impulsion
initiale est donnée ; on
connaît la suite : l’association
avec THOMSON, puis avec
SGS qui donne naissance à St
MICROELECTRONICS, le
choix de CROLLES pour l’un
des principaux sites, l’extension de CROLLES2, l’implication de MOTOROLA et
PHILIPS, etc...
Pendant ce temps, l’université poursuit sa collaboration
avec le monde industriel. Ses
équipements, nécessaires à
une formation en adéquation
avec les exigences de l’évolution des techniques, de-
mandent des efforts financiers au-delà des moyens de
son Ministère de tutelle. Les
entreprises concernées l’ont
parfaitement compris en acceptant de participer. Le rapprochement des trois entités
formation - recherche monde industriel est devenu
un aspect incontournable de
l’économie moderne. Dans le
domaine de la microélectronique, les atouts du bassin
grenoblois se sont révélés importants, voire déterminants ; encore faut-il savoir
les faire valoir de façon opportune...
Tubes éléctroniques
Transistor de puissance
La direction est assurée
par Maurice BUYLE BODIN. Cette période est
consacrée aux premières
approches de ce qu’on appelle déjà la microélectronique. La plateforme pédagogique CIME (Centre
Interuniversitaire de MicroElectronique) est inaugurée par le Premier Ministre Laurent FABIUS.
Elle est conçue comme un
outil au service des établissements qui souhaitent que leurs étudiants
bénéficient d’un enseignement pratique de la
microélectronique. Elle
permet de concevoir, réaliser et tester des circuits
intégrés.
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8 novembre 2007
Le fabuleux destin de l’ENSERG
8 novembre 2007
Le fabuleux destin de l’ENSERG
HISTORIQUE
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HISTORIQUE
L’ENSERG, Minatec et Phelma
Michel Baribaud
1990
Max Verdone
1983
L’ENSERG innove encore
en choisissant comme
nouveau directeur Max
VERDONE, jusque là directeur adjoint du LETI CEA. Dès sa prise de fonction, il s’attache à insuffler un esprit nouveau au
sein de l’école. Il porte ses
efforts dans deux directions :
Donner aux laboratoires
de recherche associés à
l’ENSERG les moyens de
leurs ambitions et la possibilité d’une reconnaissance du CNRS.
Doter l’enseignement de
plateformes pédagogiques modernes afin de
rendre les diplômés de
l’ENSERG directement
opérationnels à leur sortie de l’école. Ceci implique évidemment une
collaboration plus étroite
avec le monde industriel.
C’est donc avec l’aide de
partenaires issus du
monde de l’électronique
qu’il parvient à mettre sur
pied deux plateformes
technologiques de haut
niveau, conçues pour être
utilisées à la fois pour l’enseignement et la recherche :
Le Laboratoire d’Hyperfréquences et d’Optique
Guidée (LHOG)
Le Laboratoire d’Electronique des Systèmes et du
Traitement de l’Information (LESTI).
Si l’implantation de l’ENSERG sur MINATEC et son intégration au sein de la nouvelle école Phelma sont les événements
majeurs du moment, il ne faut pas oublier que l’ouverture
vers l’internationalisation des formations constitue un enjeu
et une préoccupation importants pour une école d’ingénieurs
aujourd’hui.
L’ENSERG, sous la direction de Bernard Guérin, a ainsi suscité
la mise en place de cursus internationaux communs avec l’Italie (Politecnico di Torino) et la Suisse (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) pour aboutir à la naissance de deux Masters internationaux : Nanotech et Communication System
Engineering. Les enseignements sont dispensés en anglais et
répartis dans les différents établissements partenaires.
Entourée en rouge, l’ENSERG sur le site Minatec
L’école est implantée sur le
pôle d’innovation Minatec.
L’ENSERG et l’ENSPG
(école de l’INP Grenoble spécialisée en physique) étouffaient dans des locaux trop
étroits. Le CEA Grenoble
s’interrogeait sur sa vocation
au moment de la baisse d’intérêt du programme nucléaire. Les industries de la
microélectronique locales
manifestaient le souhait de se
rapprocher des dispositifs de
formation et de recherche
afin d’assurer un recrutement de haut niveau et de
s’appuyer sur une recherche
performante. Les conditions
de la création d’un grand
centre réunissant ces trois
entités étaient totalement
réunies.
La concrétisation de ce projet
eut lieu le 18 janvier 2002
avec la création du pôle MINATEC (micro et nanotechnologies) représentant un investissement de 152 millions
d’euros afin de réaliser :
l 8 hectares de terrains
l 60 000 m2 de nouveaux
bâtiments
l 1 200 chercheurs
l 1 000 élèves ingénieurs
l 500 stagiaires de formation
continue
l 120 enseignants-chercheurs
l 3 000 emplois induits (dont
l 1 000 directs)
Il convient de se féliciter de
ce projet gigantesque qui
suscite déjà l’admiration.
Naissance de l’école Phelma
Jamais l’avancée des technologies issues de la physique,
des matériaux et de l’électronique n’a été aussi fulgurante qu’aujourd’hui. Des
nouvelles générations de
puces électroniques aux
technologies de communication à haut débit, des microsources d’énergie aux centrales nucléaires, des
laboratoires biologiques sur
puces aux générations d’appareils multimédias les plus
avancés, des nouveaux matériaux aux piles à combustible, les progrès modifient
durablement notre mode de
vie ainsi que l’organisation
de l’économie au niveau
mondial. Forte de ce constat,
L’ENSERG fusionne avec
deux autres école de l’INP
Grenoble (l’ENSPG et l’ENSEEG, spécialisée dans les
matériaux et les procédés)
pour donner naissance à
Phelma, école nationale supérieure de physique, électronique, matériaux et répondre à tous les défis de
l’innovation technologique.
à ses étudiants qui bénéficient de moyens de formations pratiques uniques en
Europe tant en sciences fondamentales qu’en technologie.
Un large éventail thématique
Phelma délivre une formation sur trois ans adaptée aux
évolutions des métiers dans
des domaines aussi variés
que les micro et nanotechnologies, l’électronique, la physique et l’énergétique nucléaire, l’élaboration des
matériaux et la mise au point
de nouveaux procédés, les
télécommunications, l’instrumentation physique ou encore les biotechnologies.
Un contexte scientifique et
industriel unique
L’école s’appuie sur une très
forte densité de laboratoires
publics et privés. Elle bénéficie également d’un important tissu industriel à dimension internationale et a mis
en place des partenariats
forts, pérennes et reconnus
avec les grands leaders mondiaux. Phelma offre ainsi un
environnement exceptionnel
Le Master international CSE (Communication Systems Engineering) - télécommunications en informatique, en électronique et en traitement du signal (Grenoble INP + Politecnico
di Torino)
L’objectif de la formation est de former des ingénieurs spécia-
listes capables de concevoir et de gérer les systèmes de communications numériques modernes, les télécommunications et
les réseaux. Les étudiants acquièrent des compétences technologiques en informatique, électronique et traitement du signal mais aussi des compétences axées "Entreprises" et des
techniques de gestion de projet et de la qualité. Les enseignements se font sur 4 semestres : À Turin, pour les 1er et 2ème semestres et à Grenoble pour le 3ème semestre. Le 4ème semestre est consacré au stage de fin d’étude réalisé en
entreprise ou laboratoire de recherche, en France ou à l’étranger.
Le Master international Nanotech (Micro and nanotechnologies for integrated systems) - micro et nanotechnologies
(Grenoble INP + Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne +
Politecnico di Torino)
Depuis septembre 2004, cette formation a pour objectif de former des ingénieurs ayant une culture large dans les différents
aspects liés aux micro et nanotechnologies. Cette discipline est
actuellement en pleine effervescence, avec des applications
dans pratiquement tous les secteurs du monde socio-économique et pas seulement liées à l’électronique, comme par
exemple les matériaux, les microsystèmes, les biotechnologies. Cette formation s’appuie sur les compétences complémentaires de trois universités européennes de pointe en formation et en recherche dans le domaine des micro et
nanotechnologies. Le cursus pédagogique, proposé sur 4 semestres, est localisé sur un site unique pour chaque semestre :
1er semestre à Turin, 2ème semestre à Grenoble et 3ème semestre à Lausanne. Le stage de fin d’étude du 4ème bimestre
vient clore la formation.
Michel BARIBAUD, Professeur à l’école, est le
premier ancien élève qui
accède au poste de Directeur. Il s’inscrit dans la
continuité de l’action de
son prédécesseur. C’est
encore avec l’aide d’un
partenaire industriel, MOTOROLA, qu’il met en
place la plateforme MISTI
(MicroInformatique et
Systèmes de Traitement
de l’Information). Cet enseignement pratique des
microprocesseurs est
hautement original pour
l’époque. Depuis l’ENSERG a été copiée. L’action de Michel BARIBAUD
a également permis :
Une collaboration plus
étroite entre les écoles et
universités.
La création de la fédération ELESA, souhaitée par
le CNRS, regroupement
de laboratoires de recherche dans le domaine
du génie électrique.
La création du CPP (Cycle
Préparatoire Polytechnique), en collaboration
avec l’INP de Toulouse et
l’INP de Lorraine.
La création du Département TELECOM de l’INP
Grenoble en collaboration
avec l’ENSIMAG.
Le parvis Louis Néel
Michel BARIBAUD, avec
les directeurs successifs
de l’ENSPG, lance le projet de la construction de
nouveaux locaux pour les
deux écoles.
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8 novembre 2007
Le fabuleux destin de l’ENSERG
HISTORIQUE
Nanotechnologies :
Dans la course à la miniaturisation, la microtechnologie
arrive en bout de course. En
effet, la réduction de taille
des objets manipulés (de
l’ordre du millionième de
mètre pour les microtechnologies) induit un changement
d’échelle qui nous fait basculer dans le domaine de la nanotechnologie.
Bernard Guérin
31 décembre
2000
L’ENSERG démarre le
21ème siècle avec un
nouveau Directeur,
Bernard GUERIN, directeur adjoint depuis
10 ans et également
ancien étudiant de
l’école. Sa première
tâche est de s’atteler à
la rénovation des locaux. C’est pour lui un
excellent exercice, en
vue de ce qui l’attend
en avril 2006 : l’implantation de l’ENSERG au sein du pôle
MINATEC. Bernard
Guérin contribue également à l’ouverture
vers l’internationalisation des formations en
suscitant des cursus
communs avec le Politecnico di Torino et
l’Ecole Polytechnique
Fédérale de Lausanne.
Les
formations
conjointes « Nanotech » et « Communication System Engineering » sont ainsi
créées. Parallèlement,
il travaille à l’intégration de l’électronique
au sein du Groupe Grenoble INP. A la rentrée
2008, l’ENSERG,
l’ENSPG et l’ENSEEG
fusionneront pour devenir Phelma : l’Ecole
Nationale Supérieure
de Physique, Electronique, Matériaux.
Le nombre de secteurs touchés par les nanotechnologies est très grand : technologies de l’information et de la
communication, matériaux,
énergie, eau, espace, médecine, etc. Dans tous les domaines ces technologies
s’annoncent comme une révolution que les chercheurs
sont en passe de réaliser. Partout dans le monde, les nanotechnologies sont devenues
un thème stratégique majeur
de recherche et développement auquel on alloue des
budgets importants.
L’électronique : plus petit,
plus rapide
C’est le premier secteur auquel profitent déjà les nanotechnologies, en particulier
en ce qui concerne les mémoires de masse et les microprocesseurs avec la miniaturisation des transistors.
Aujourd’hui, on pourrait
écrire jusqu’à 4 milliards de 0
et de 1 sur 1cm2 de support ce
qui augmenterait de 300 fois
les performances des meilleurs disques durs actuels. Le
disque dur de la taille d’un
grain de riz est pour bientôt :
IBM a mis au point un système avec lequel il est possible d’écrire plusieurs centaines de mégabits/secondes
sur un morceau de polymère
de 3x 3 mm2. Mais cette miniaturisation ne peut pas être
poursuivie sans imaginer et
réaliser de nouvelles structures comme, par exemple, le
transistor optique qui est
constitué d’une petite lentille
dont l’opacité varie selon l’intensité du courant qui la traverse. Cette lentille peut
ainsi arrêter un faisceau laser
(0 logique) ou le laisser passer (1 logique). L’information
voyageant sous forme de lumière serait mémorisée sous
forme d’hologramme. Une
autre solution serait le transistor moléculaire : une molécule, entre deux électrodes
faisant voyager le signal,
laisse (ou pas) passer les électrons sous l’effet d’une tension.
La médecine : l’aventure
intérieure
La recherche actuelle met au
point des aides au diagnostic
et des traitements utilisant
des instruments dont la taille
est inférieure à celle d’une
cellule.
Des capteurs microscopiques
construits atome par atome
pourraient donner une vision
extrêmement précise des tissus et des fonctions physiologiques en voyageant dans les
groupes de cellules. Ainsi les
médecins connaîtraient l’activité cellulaire avec des instantanés détaillés et une
carte rigoureuse des concentrations de divers composés
et de nombreux paramètres
physiologiques.
Aujourd’hui, chez les animaux, des micro capsules
préalablement remplies de
substances actives ont atteint
avec précision les régions ci-
blées d’un organe. La surveillance se fait par échographie et des ondes à ultrasons
font vibrer les parois des capsules en libérant une petite
quantité de substance sur la
cellule malade. Les applications de cette méthode de
traitement sont multiples :
éliminer les métastases cancéreuses, dissoudre les caillots de sang, améliorer les circulations
sanguines
détériorées,
Certains scientifiques ont
également pour projet de réduire la taille d’un laboratoire actuel à celle d’un morceau de sucre. Ce projet
porte le nom de "lab-onchip" (le laboratoire sur
puce). Ce laboratoire sera capable d’évaluer un taux de
cholestérol, de reconnaître
une séquence d’ADN, d’analyser une biopsie,... Pour cela
il suffira de déposer une
goutte de sang qui sera aspirée et divisée en plusieurs
gouttelettes. Ces gouttelettes
seront acheminées par des
canaux (d’environ 50 nanomètres de diamètre) jusqu’à
des chambres de réaction. Le
produit de cette réaction sera
analysé in situ par des capteurs ou récupéré à la sortie
en quelques minutes.
Les puces à ADN vont transformer le diagnostic médical
et ouvrir la voie à la détection
de dizaines de maladies en
quelques minutes, à l’observation des effets génétiques
induits par certaines maladies et même à la conception
de capteurs de virus.
8 novembre 2007
Le fabuleux destin de l’ENSERG
Qu’est-ce-que
le Nanomètre ?
les nouveaux défis
Cette technologie se base
d’abord sur la biologie de la
conception des brins d’ADN.
Puis, pour améliorer la recherche de gènes et de molécules de forme trop complexe, les chercheurs
s’associent aux électroniciens pour exploiter les propriétés des puces de silicium.
Les bio-puces ont mis en évidence de nouveaux gènes
s’exprimant dans le tissu cérébral de l’enfant, ou apparaissant associés à des pathologies inflammatoires
rhumatismales ou intestinales. Les bio-puces devraient contribuer à l’identification
de
cibles
thérapeutiques pour la recherche pharmaceutique et à
déterminer la résistance aux
antibiotiques de certaines
souches microbiennes pour
permettre de mieux lutter
contre celles-ci. Elles permettront aussi : de mieux
comprendre certains mécanismes d’action des médicaments, d’identifier les effets
secondaires d’un produit et,
lors des essais cliniques, de
faire des mesures de toxicité,
de détecter la présence
d’agents infectieux dans l’alimentation, l’air ou l’eau (Salmonella, Listeria, Legionnella) et d’identifier
rapidement les produits
chimiques (mercure, dioxine...) ou bactériologiques
(bacille du charbon ou de la
diphtérie...).
Aérospatiale
Du fait des propriétés remarquables des nanotubes de
carbone, de nombreuses applications leur ont été trouvées comme par exemple le
revêtement thermique de futures navettes spatiales : ils
résistent efficacement aux
températures extrêmes atteintes lors du passage dans
l’atmosphère.
Les nanos au quotidien ?
Si les nanotechnologies venaient à faire partie de notre
vie de tous les jours, rien ne
devrait changer radicalement, vu de l’extérieur. Les
gens aimeront toujours s’asseoir aux terrasses des cafés,
peut-être même plus
qu’avant parce que le bruit
des moteurs à explosion aura
été remplacé par un bourdonnement discret. L’odeur
de l’essence aura cédé la
place à l’odeur passagère du
méthanol utilisé dans les
piles à combustible. Le service sera très rapide, le menu
électronique ayant automatisé la cuisine. Il sera possible
7
Déplacement (saut) d’un nanotube de carbone à l’aide d’un AFM
de payer son addition en passant simplement une carte de
paiement sur le symbole imprimé au coin du menu. Les
pourboires seront toujours
versés en liquide parce que le
bruit de pièces est agréable,
mais celles-ci seront recouvertes de nanoparticules à
fonction antibactérienne. Les
fenêtres du café résisteront à
la saleté et aux griffures, seront plus foncées automatiquement quand la lumière
sera trop claire, transformeront la lumière en électricité
et s’allumeront quand cela
sera nécessaire.
On peut aussi imaginer un
agenda numérique de la
taille d’une carte de crédit
constitué d’une monoplaque
noire sans structures reconnaissables, la surface noire
collectant la lumière solaire
et la transformant en électri-
cité. Elle serait recouverte
d’une couche piézoélectrique convertissant le son en
électricité et vice versa afin
de permettre la communication vocale. Elle pourrait voir
au moyen d’une lentille plate
et d’une puce de conversion
d’images à haute définition,
s’allumerait comme un écran
et servirait de magnétophone, d’appareil photo, de
magnétoscope, de télévision,
de téléphone mobile et de
GPS. Elle lirait, traduirait et
expliquerait le menu d’un
restaurant japonais, passerait
la commande et paierait l’addition. Elle pourrait reconnaître la voix et les empreintes digitales du
propriétaire, protégeant ainsi
celui-ci de tout abus.
Le préfixe « nano » est
utilisé par les scientifiques dans les unités de
mesures pour exprimer
le milliardième d’une
grandeur. Un nanomètre
c’est environ :
l 500 000 fois plus fin
que l’épaisseur d’un trait
d’unvstylo à bille
l 30 000 fois plus fin
que l’épaisseur d’un cheveu
l 100 fois plus petit
qu’une molécule d’ADN
l 20 atomes d’hydrogène mis côte à côte.
Le problème
de la
miniaturisation
À ces échelles, les dimensions se rapprochent des
distances entre atomes.
Or, à l’échelle de l’atome,
de nouveaux phénomènes
physicochimiques apparaissent.
En effet les lois de la physique classique ne permettent plus d’expliquer
le comportement des objets physiques et l’on devra faire appel aux lois de
la mécanique quantique.
La mécanique quantique
prédit des comportements inhabituels et difficiles à accepter par
notre intuition immédiate.
De plus en plus
près
des atomes
Deux instruments permettent aujourd’hui
d’observer et de manipuler les atomes pour
construire des objets nanométriques. Le premier
est le microscope à effet
tunnel (STM pour Scanning Tunneling Microscope) qui a été inventé
en 1981 par deux chercheurs d’IBM, et qui permet d’explorer des surfaces en utilisant un
phénomène quantique.
On peut ainsi sonder la
topologie de surfaces à
des échelles aussi petites
que le dixième de nanomètre. Le second est le
microscope à force atomique (AFM pour Atomic
Force Microscope) qui
est un dérivé du STM
pour l’étude de matériaux non conducteurs.
Microscope à force atomique utilisé par les étudiants du Master Nanotech
nos partenaires
Remerciements :
Albert Mollard, Philippe Denoyelle, René Carré, Michel Baribaud, Max Verdone
et le Musée de la Houille Blanche.