1432H/2011

premières p
20/05/11
11:17
Page 1
NANOTECHNOLOGIE
et comment elle affectera le monde
Alan Smith et Alexandre Pokrovsky
Traduit par :
Hassan El Bari
Publications de l’Organiation islamique pour l’Education, les Sciences et la Culture
-ISESCORabat -Maroc- 1432H/2011
premières p
21/03/12
11:51
Page 2
Dépôt légal : 2011 MO 1646
ISBN : 978-9981-26-522-6
Photocomposition,
montage et impre s s i o n :
ISESCO
Rabat-Royaume du Maro c
premières p
20/05/11
11:17
Page 3
premières p
20/05/11
11:17
Page 4
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 5
SOMMAIRE
n
PREFACE
7
n
AUTEURS
9
n
INTRODUCTION
11
n
TRANSPORT
15
n
SPORTS ET LOISIRS
19
n
MAISON
23
n
SANTE
31
n
ENERGIE
35
n
ENVIRONNEMENT
37
n
RISQUES ET AVANTAGES
39
n
LE FUTURE
43
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 6
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 7
Préface
Les nanotechnologies sont considérées comme l'une des
réalisations scientifiques les plus importantes de la civilisation
humaine contemporaine en ce qu'elles occupent une place de
choix dans les programmes de recherche des plus prestigieuses
universités et instituts du monde, notamment dans les pays
développés. C'est là que réside l'importance de cet ouvrage
didactique qui s'adresse aux étudiants du secondaire et aux
lecteurs non spécialisés. La nanotechnologie y est considérée
comme une source de données scientifiques qui peuvent être
exploitées dans une variété de contextes de la vie de tous les jours.
Grâce à leur expérience et à leurs divers travaux de recherche
sur le sujet, les auteurs ont réussi à présenter les nanotechnologies
sous un aspect simple. Ils ont ainsi traité des divers domaines de
ces nouvelles technologies et ont livré des analyses originales sur
leurs champs d'application. Toutes ces informations aideront, sans
aucun doute, à sensibiliser les jeunes à l'importance de la
nanotechnologie et montrer sa capacité à résoudre certains
problèmes auxquels l'humanité se trouve confrontée aujourd'hui.
Le présent ouvrage présente les résultats de la recherche
scientifique dans les domaines liés à l'application de la
nanotechnologie, y compris l'industrie de l'électroménager, la
production et le stockage d'énergie, l'informatique, les transports,
la communication, la médecine et la santé. Le présent ouvrage
donne également des indications sur les développements futurs de
la nanotechnologie et son impact sur la vie des gens. Les auteurs
traitent aussi de la possibilité d'exploiter cette discipline
scientifique dans la gestion des ressources et la réalisation du
développement durable. Ils ont également traité des expériences
passées pour servir de base à un avenir meilleur pour l'humanité.
-7-
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 8
Les avantages de la nanotechnologie sont, certes, innombrables,
mais les opposants à cette discipline craignent qu'elle ne se
transforme en une arme destructrice et qu'elle n'ait, selon eux, un
contrôle pernicieux sur la destinée du monde. Aussi, la recherche at-elle mis l'accent sur les conséquences et les risques probables de
cette branche de la technologie, comme la pollution immatérielle,
l'absorption des nanomatières par le corps humain et par les
cellules végétales et animales. Par ailleurs, il existe des motifs
d'inquiétude qui pourraient provenir du trafic des matériels
nanotechnologiques. Ces matériels qui ne dépassent pas souvent
les cent kilogrammes, peuvent tomber entre les mains de groupes
criminels extrémistes et être, ainsi, utilisés dans la production
d'armes mortelles à des coûts dérisoires.
Consciente de l'importance de la nanotechnologie et de son rôle
dans la maîtrise des atomes et des molécules pour l'intérêt de
l'espèce humaine dans des domaines aussi importants que la
purification et le dessalement de l'eau, l'énergie alternative,
l'agriculture et la production alimentaire, à travers l'augmentation
de la fertilité des sols, la productivité et les soins sanitaires, le
diagnostic et le traitement des maladies, notamment les maladies
chroniques, l'Organisation islamique pour l'Education, les Sciences
et la Culture (ISESCO) publie cet ouvrage didactique à l'attention
des étudiants du niveau secondaire et des lecteurs non spécialisés.
Notre souhait est qu'il soit profitable aux jeunes générations
d'aujourd'hui.
Dr Abdulaziz Othman Altwaijri
Directeur général de l'Organisation islamique
pour l'Education, les Sciences et la Culture
(ISESCO)
-8-
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 9
Auteurs
Dr ALAN SMITH est docteur en chimie, et a été membre
actif de l'UICPA (Union internationale de chimie pure et
appliquée) et a siègé á son Bureau. Il a écrit de nombreux articles
sur les nanotechnologies afin de vulgariser le sujet et permettre
au public d'avoir une meilleure appréciation des avantages des
nouvelles technologies apportées au monde. Il a donné
également des conférences à travers le monde sur les
nanotechnologies à des écoliers, au grand public, aux
scientifiques, et même à certains chefs d'État. Il aide également
les gouvernements et les entreprises à préparer des stratégies
technologiques afin qu'ils puissent être mieux préparés á
l'impact des technologies émergentes.
Dr ALEXANDRE POKROVSKY a obtenu un doctorat de
l'Université de Moscou, Fédération de Russie, et un doctorat ès
sciences de l'Université technique de chimie de Moscou. Il était
parmi les dirigeants de l'Université de Moscou de 1966 à 1983,
comme étudiant de troisième cycle, chercheur scientifique,
professeur adjoint, et en tant que professeur titulaire (directeur du
laboratoire inter-facultés). De 1984-2004 il a été membre de
l'UNESCO. En 2004, il a été nommé membre titulaire du Comité
de l'industrie chimique (COCI) de UICPA, et est actuellement le
directeur du programme de micro-échelle de l'Organisation
internationale des sciences chimiques pour le développement
(IOCD). Il est vice-président de l'Institut Trace Element pour
l'UNESCO et, en outre, est membre de plusieurs académies
internationales, et l'auteur de plus de 120 articles scientifiques et
livres sur les sciences chimiques et les sciences en général.
-9-
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 10
Traducteur
Professeur Hassan El Bari -Faculté des Sciences, Université
Ibn Tofaïl- Maroc, il est docteur en Sciences et Génie des
Matériaux de l'Institut National Polytechnique de Lorraine France depuis 1987. Le sujet de sa thèse était sur les propriétés
mécaniques des polymères. Au cours de son Doctorat d'Etat,
soutenue en 1998 á l'université Mohamed V de Rabat, Il a
travaillé sur la modélisation numérique par éléments finis des
essais de fatigue des matériaux aciers. Il était membre du bureau
de la Société Marocaine des Sciences Mécaniques de 19931998.
Il est le président de l'Association Marocaine des Déchets
Solides (AMADES-Maroc) depuis 2005. Il est également
membre de l'Association internationale des déchets solides
(ISWA). En sa qualité de président, il est responsable du projet
de recherche PCI-2008 intitulé : La digestion anaérobie et la
valorisation des déchets organiques au Maroc menée en
collaboration avec l'Université de Cordoue (Andalousie,
Espagne)l'Agence Espagnole de Coopération Internationale.
- 10 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 11
Introduction
Les avancées technologiques semblent venir le long des
vagues. Nous avons pu constater comment l'électronique est
présente dans la plus part des appareils que nous connaissons
aujourd'hui et comment la biotechnologie a contribué considérablement á améliorer notre santé. La nanotechnologie est une
nouvelle discipline qui aura dans les vingt prochaines années
d'énormes impacts sur notre vie.
Le nom nanotechnologie vient du mot grec
Nanos, qui veut dire nain ou minuscule.
Cependant, ceci ne donne pas une idée précise sur
la dimension réelle du nanomètre.
Un nanomètre correspond à un milliardième du mètre ou un
millionième de millimètre. Il est très difficile d'imaginer une telle
dimension aussi petite que celle-là !
1 nanomètre (nm) x 1,000 = 1 micromètre (µm)
1 micromètre (µm) x 1,000 = 1 millimètre (mm)
1 millimètre (mm) x 1,000 = 1 mètre (m)
Pour avoir une idée sur la taille d'un nanomètre, un cheveu
humain a une épaisseur de 100 000 nanomètre (nm). Si une
mouette atterri sur la piste d'un porte-avions, ce dernier
descendrait plus bas dans l'eau d'environ un nanomètre.
Une nanoparticule typique a un diamètre de l'ordre de 30 nm.
Si on multiplie ce diamètre par cent millions on obtient la taille
d'un ballon de football et ce ballon aurait la taille de la lune si on
multiplie son diamètre par cent million.
Le schéma suivant montre la taille de certains objets. Quand
les scientifiques évoquent la nanotechnologie, ils font souvent
illusion à des dimensions allant de 1 nm au 100 nm.
- 11 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 12
Un microscope optique normal que vous trouvez dans les
écoles vous permet de voir les poils fins sur la jambe d'une
mouche assez facilement, mais il ne vous permet pas une
observation à l'échelle nanométrique.
Cela nécessite un microscope plus sophistiqué. Le microscope
à effet tunnel (MET) est un type de microscope électronique qui
montre des images d'un échantillon en trois dimensions. Avec un
- 12 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 13
MET la structure d'une surface est étudiée en utilisant un stylet
qui balaye la surface située à une distance fixe de lui.
Pour ramener l'échelle par rapport à des objets usuels,
imaginez un volume d'un centimètre cube, par exemple un cube
de sucre, environ un sur dix millions d'atomes sont effectivement
à la surface du cube (1 cm = 108 nm). S'il s'agissait d'un cube de
sucre de 1 nanomètre, alors 80% des atomes sont en surface.
C'est justement à cause de tous ces atomes, disponibles pour
interagir, qu'on s'est intéressé récemment à la nanotechnologie.
Il faudrait 34 millions d'années pour
dissoudre un grain de sable se trouvant
au repos dans un verre d'eau. Cependant,
s'il s'agissait d'un cube nanomètre de
sable, il se dissoudrait en une seconde!
Ces changements spectaculaires qui
se produisent à l'échelle nanométrique
sont quelques-uns des exemples qui
montrent comment les propriétés peuvent
être modifiées considérablement. En fait, les changements peuvent
se produire avec la résistance des matériaux, le poids des matières
plastiques, la couleur des choses, les propriétés électroniques des
matériaux, la résistance thermique des
matériaux, et une foule d'autres
propriétés.
Un exemple intéressant, de
nanotechnologie dans l'action, est le
gecko. Il peut courir à l'envers sur le
plafond à cause de la nanotechnologie.
Il a des poils nano-taille sur ses orteils
qui sont individuellement attirés au
- 13 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 14
plafond par une très petite force, mais quand il a des millions de
ces nano-poils sur chaque orteil alors il peut très bien tenir le
coup. En fait, si vous liez un poids au gecko équivalent á son
propre poids corporel, alors il pourrait toujours courir, aussi vite,
le long du plafond.
Il y a plusieurs exemples de nanotechnologie dans la nature,
où les créatures et les plantes se sont développées au cours des
millions d'années en utilisant de manière efficace des propriétés
à l'échelle de la nano. Les scientifiques essayent maintenant de
copier les applications qui se sont développées dans la nature
connues sous le nom de 'bionique'.
Ces applications ainsi que d'autres sont maintenant utilisées
dans des choses quotidiennes que nous rencontrons par hasard
tout le temps. Certaines d'entre elles sont décrites dans les pages
suivantes.
- 14 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 15
Transport
Dans les moteurs de voitures, la tendance est de remplacer
autant que possible le métal par des plastiques de poids plus
légers. Il a été prouvé qu'en utilisant des nano-composites,
résistants et plus légers comme des matériaux polymères, on
trouve un bon alternatif pour beaucoup de composants
métalliques dans des automobiles.
Ces matériaux dits
nano-composites
fournissent
plus
de
longueur par unité de
volume à cause de l'économie de poids. Ce sont
des plastiques normaux,
mais environ 20 % de matériaux d'argile y sont incorporés. Ces
argiles sont composées de couches de plaquettes minuscules et
si le matériau polymère force ces couches, à l'échelle
nanométrique, alors le matériau résultant est plus fort et
beaucoup plus léger que le métal.
Beaucoup de modèles de voiture utilisent maintenant cette
technologie; par exemple, Thunderbird de Ford a des butoirs en
plastique, le capuchon et le chapeau et la plupart des voitures
britanniques ont aujourd'hui une proportion beaucoup plus forte
de plastiques qui ont remplacé des métaux. Un avantage
supplémentaire de composants en plastique c'est qu'ils sont
moins chers à produire que des métaux et peuvent être obtenus
à différentes couleurs, en lissant leurs surfaces avant qu'ils ne
soient peints à plusieurs couches.
- 15 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 16
Une autre utilisation de nanotechnologie pour des voitures
est l'incorporation de certains nanoparticules (souvent basées sur
le sable c'est-à-dire la silice) dans des plastiques pour des
couvertures de moteur. Toutes les couvertures de moteur étaient
autrefois en métal et pour réduire de nouveau le poids, des
matériaux polymères mélangés avec les nanoparticules de silices
sont maintenant utilisés. Ces particules reflètent la chaleur du
moteur loin de la couverture en
plastique de celui ci. Un
plastique conventionnel fondrait
et le polymère écraserait le
moteur, mais ce nouveau nano
composite peut supporter des
températures beaucoup plus
élevées. Le Mitsubishi Shogun
était un premier utilisateur de
cette technologie, mais maintenant, si vous regardez sous le
capot de la plupart des nouvelles voitures, vous constaterez que
la couverture du moteur est en
plastique.
Dans le secteur automobile, une
nouvelle application de la
nanotechnologie est apparue, il
s'agit de la surface anti-rayure. Les
modèles de Mercedes Benz
possèdent sept couches de peinture sur eux pour assurer la bonne
mine de la surface. La couche finale est un film de laque qui est
transparent et contient de la silice, ou de l'alumine,
nanoparticules qui fournissent une surface anti-rayure qui reste
plus brillante beaucoup plus longtemps qu'un laque normale.
- 16 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 17
Ces surfaces anti-rayure ont été d'abord utilisées sur des
boules de bowling pour s'assurer que les boules gardent une
meilleure apparence et ne soient pas d'avantage rayées. Des
boules de bowling traditionnelles prennent beaucoup de coups et
leur apparence est très endommagées après seulement une soirée
de bowling ; alors que ces nouvelles boules restent brillantes
pendant des mois.
Bien sûr, ce n'est pas juste le
secteur automobile qui profitera
de la réduction de poids.
L'industrie aéronautique a des
projets majeurs essayant de
réduire le poids des composants.
Le Nouveau Boeing Dreamliner
aura des ailes en plastique et une grande économie de poids sera
réalisée par rapport aux modèles précédents, puisque plus de 50 %
de l'avion sera réalisé avec le matériau composite (pas encore tout
à fait á l'échelle nanométrique).
Cependant pour les futurs générations d'avions, on s'attend à ce
que la nanotechnologie atteigne prés de 80 %
de leurs composés, basés sur les nanotubes
carbone, qui sont les tubes creux de carbone
qui mesurent environ un nanomètre de
diamètre et plusieurs centaines de nanomètres
de long. On estime que ce nanotube carbone
représente un cinquième du poids de son
équivalent d'acier tout en étant beaucoup plus
fort et plus résistant.
Ce nanotube carbone a aussi la capacité de conduire la
chaleur et l'électricité. En conséquence, dans les voitures les plus
- 17 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 18
récentes aux États-Unis on a supprimé les lignes métalliques de
carburant qui doivent être enterrées et on utilise maintenant des
lignes de carburant en plastique. Depuis, n'importe quelle
charge potentielle qui pourrait enflammer le carburant est isolée
par le nanotube carbone dans le tube en plastique.
Bien qu'il ne soit pas appliqué dans le secteur du transport, ce
type de technologie est développé pour l'utilisation dans des
prises électriques à trois épingles. Le remplacement de la prise
de mise à la terre de cuivre par un nanotube carbone contenant
du plastique, comme indiqué dans le prototype, réduit le poids de
cette partie de la prise de 80 % et donne une réduction des coûts
de 40 % sur la prise.
Les normes électriques qu'une prise de cuivre doit respecter
sont facilement réalisées avec le nouveau
matériau nano composite.
Il est Clair que nous verrons beaucoup
d'effort liés à l'économie d'énergie par
l'utilisation accrue de nanotechnologie.
- 18 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 19
Sport et Loisirs
Une autre application pour des plaquettes d'argile comme une
barrière dans des balles de tennis. Les
balles de tennis de wilson Sport ont
une couche de caoutchouc butyl dans
lequel on a incorporé le matériau argile
pour donner une couche nano
composite. Quand Roger Federer
frappe la balle à la vitesse 225 km par
heure, celle-ci est
écrasée et avec
une balle normale l'air serait
expulsé de force.
Cependant avec
ces
nouvelles
balles l'air devrait
prendre un parcours très tortueux autour de toutes les feuilles d'argile minuscules pour
s'échapper.
Avec ces nouvelles balles nano composite, on entendra de
moins en moins l'appel "changement de balles s'il vous plaît".
Comme l'air est expulsé par force de la balle de tennis, le
professionnel ne peut pas obtenir la même puissance en tournant
autour de la balle. Il est de même pour des balles de football;
David Beckham ne pourrait pas diriger la balle aussi bien si la
pression á l'intérieur de celle-ci était trop basse, ainsi un effort
- 19 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 20
notable a été fait pour maintenir la pression constante en utilisant
une couche nano composite, mais les fédérations de Football n'ont
pas encore approuvé l'utilisation de cette nouvelle technologie.
Cependant, l'utilisation des nanotubes carbones dans les articles
de sport et de loisirs
reste le domaine
d'application de la
nanotechnologie
le
plus répandu. Incorporé dans des plastiques
ces
nanomatériaux fournissent
une force incroyable
avec un poids beaucoup plus léger que des
m a t é r i a u x
conventionnels.
C'était de nouveau Wilson Sport qui a commencé à utiliser
les nanotubes carbones dans leurs raquettes de tennis. Roger
Federer, qui est sponsorisé par le Sport Wilson, était le premier
joueur professionnel utilisant la nouvelle raquette dite N-code.
Si vous prenez une de ces raquettes, vous serez très étonné parce
que son poids est très léger.
D'avantages de développement de cette technologie, où les
nanotubes carbones sont désormais enfermés chimiquement
dans les polymères formant le plastique, sont maintenant
commercialisés sous le nom de raquettes K-facteur. Notons que
la raquette de Rafael Nadal Babolat est aussi basée sur la
nanotechnologie.
- 20 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 21
La plupart des raquettes les
plus chères utilisées dans le
squash et le badminton sont
maintenant faites avec ces
nouveaux matériaux nano
composites, à cause du poids
plus léger, de leur extraordinaire résistance et aussi
pour leur flexibilité.
Les clubs de golf ont aussi commencé à utiliser ces matériaux
nano composites, de nouveau à cause de la puissance
supplémentaire réalisée grâce à eux. Padraig Harrington a gagné
le British Open en 2008 grâce à l'utilisation des bois Wilson
NanoTECH. Wilson Sport vendent aussi les balles de golf qui
sont des matériaux nano composites, pouvant donner des
longueurs supplémentaires aux tirs.
Les bâtons de base-ball
d'Easton faites en nanotubes
de carbone, sont utilisés par
des joueurs professionnels
aux États-Unis à cause de la
puissance supplémentaire
qu'ils peuvent en tirer.
Cependant, ils ont été
interdits pour des jeunes
joueurs, parce que le
petit lanceur, ayant jeté
la balle, ne pouvait pas
sortir de la voie assez
vite . Quelques enfants ont été blessés, ainsi maintenant, seuls les
- 21 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 22
adultes peuvent les utiliser. Même les balles de base-ball possèdent
maintenant une structure de nanotechnologie. La couche
d'imperméabilisation appliquée sur les balles de base-ball permet
au lanceur de toujours tourner la balle même quand il pleut.
Les meilleures qualités des bâtons de hockey, tant des lames
que des manches, sont aussi maintenant faites avec ces matériaux
nano composites, comme le cas des surfs des neiges, des skis, des
cannes de pêche à la mouche et des perches de pêche.
La perche de pêche de Quatre mètres, faite de bois ou
d'aluminium, est toujours tout à fait lourde, mais avec le
plastique basé sur le nanotube carbone, son poids peut être réduit
á moins d'un kilo.
Le Cycliste Floyd Landis a fini premier dans le Tour de
France en 2006 sur un vélo qui avait un cadre en plastique basé
sur le nanotube carbone, plutôt qu'un cadre en aluminium.
- 22 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 23
Maison
Il y a déjà beaucoup d'applications de nanotechnologie dans
vos maisons, parlons
de vos vêtements
d'abord. Il est possible
d'acheter
des
vêtements résistants
qui repoussent les
colorants et les taches
comme des chemises
et des pantalons. Déjà
des vêtements sont
sortis aux États-Unis, commercialisés par Eddie Bauer, sous le
nom de Nano-Tex. Si vous renversez le vin rouge sur ces tissus,
au lieu de laisser, une tache rouge laide, qui est très difficile à
laver, il suffit de l'essuyer pour les rendre presque neufs.
La façon dont la
nanotechnologie agit
dans ce cas est connu
comme "l'effet des
feuilles de lotus"
parce que, sur une
feuille de lotus, il est
difficile d'avoir des
choses accrochées
dessus, particulièrement s'ils sont à base d'eau. Les tissus ont un film mince sur la
surface, qui copie le modèle cahoteux trouvé sur une feuille de
- 23 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 24
lotus. Quand une gouttelette atterrit sur le tissu, un coussin d'air
est créé sous celle-là et cela agit un peu comme un aéroglisseur
et repousse la gouttelette. Comme il sort du tissu il rassemble
aussi en surface la saleté et laisse un textile propre.
On connaît ces surfaces comme des surfaces superhydrophobes, ce qui signifie qu'ils
repoussent
l'eau beaucoup plus
qu'une surface normale. De telles
surfaces ne sont pas nouvelles en
réalité. Il y a un scarabée (le scarabée
stenocara) dans le désert de Namid en
Afrique du Sud qui sort seulement la
nuit pour chercher sa nourriture,
parce qu'il fait trop chaud pendant la
journée. Son dos a une surface superhydrophobe à part quelque petites
bosses le long de son dos. Dans cette
zone géographique, il y a une faible
humidité précieuse dans l'atmosphère dont une partie se
condense sur les bosses du scarabée. Quand une gouttelette
d'eau se forme, elle roule sur la surface super-hydrophobe et est
canalisée directement dans la bouche de la créature!
Les Nano particules d'argent
ont aussi trouvé application dans
un certain nombre de produits
trouvés dans les foyers où ils
agissent comme des agents
antimicrobiens. On sait depuis
des siècles que l'argent a de telles
propriétés. Les Assyriens en
2500 av. J.-C ont stocké leur eau
- 24 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 25
dans des conteneurs d'argent parce qu'ils savaient qu'il resterait
plus frais pour longtemps. Même aujourd'hui, les Bédouins
mettent une pièce de monnaie d'argent dans leurs transporteurs
en cuir d'eau pour garder l'eau plus fraîche. Il semble que des
ions d'argent se heurtent au métabolisme des microbes et
vraisemblablement avec des nanoparticules d'argent, les ions
sont plus accessibles qu'avec de plus grandes particules.
Samsung et Daewoo ont ajouté des nanoparticules d'argent
dans les surfaces de réfrigérateurs pour empêcher la croissance
de moisissures dans le réfrigérateur. Les nanoparticules d'argent
sont utilisées aussi dans des pansements pour garder la plaie
propre pendant des périodes plus longues.
Des conteneurs alimentaires en plastique utilisent aussi cette
nanotechnologie
au
niveau des polymères
utilisés pour fabriquer
ces conteneurs. Les
aliments restent plus
frais pour un temps
beaucoup plus long que
dans le cas où on
n'utilise pas les nanoparticules d'argent.
En retournant aux vêtements, Rohan vend des chaussettes
imprégnées de nanoparticules d'argent qui diminuent des
problèmes de pieds malodorants. Ils ont aussi mis des
nanoparticules d'argent dans le caleçon pour que si vous soyez
dehors en voyage et que vous ne pouvez pas changer
régulièrement de vêtements, vous vous sentirez plus frais dans vos
sous-vêtements ! Le personnel de l'armée utilise le caleçon à base
- 25 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 26
de nanotechnologie durant les
manœuvres á l'extérieur. Marks et
Spencer ont testé les pyjamas nano argent qui sont cliniquement capables
de réduire le risque d'infection
MRSA- connue sous le nom de Le
Staphylococcus aureus résistant à la
méticilline (SARM).
Rohan vend aussi les vestes
d'hiver qui sont rembourrées avec
des plumes d'oie, habituellement très
difficiles à laver. Rohan a utilisé la nanotechnologie de la couche
résistante antitache sur l'extérieur de la veste et a mis le matériau
nano-argent á l'intérieur pour arrêter les odeurs de sueur sous
l'aisselle. En conséquence la veste ne doit pas être lavée.
Quand Napoléon a perdu sa
campagne en Russie en 1812, on
dit que la raison de sa défaite était
que ses troupes mangeaient avec
des cuillères en bois et avaient eu
une intoxication alimentaire, la
typhoïde et le choléra, tandis qu'il
est resté sain parce qu'il mangeait
avec des couverts d'argent.
Vraisemblablement, les soldats de
grades inférieurs étaient trop malades pour être au devant du
front de combat.
D'autres vêtements extérieurs utilisent des tissus Gortex qui
sont aussi basés sur la nanotechnologie, fournissant la résistance
au vent, mais le matériau aéré est aussi imperméable.
- 26 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 27
La nanotechnologie peut aussi fournir
d'autres protections qui trouvent des
applications dans la maison et ailleurs. De
nouvelles peintures ont été développées qui
durent beaucoup plus long que des
peintures conventionnelles. Par exemple,
peindre le premier pont d'acier dans le
monde, avant la peinture du pont de chemin
de fer, était une tâche interminable. Quand
l'équipe a fini de le peindre, il était temps de
recommencer encore une fois. Récemment
on a utilisé une nouvelle peinture de nanotechnologie qui durera
pendant 25 ans. Les couches de
peintures utilisant les nanoparticules
qui descendent dans la surface
rugueuse de manière plus efficace que
dans le cas de plus grandes particules,
améliorant ainsi la résistance à la
corrosion. De La même façon des
conservateurs de bois et des couches
basées sur la nanotechnologie vont
aussi plus profonds dans les pores du
bois ce qui donne une meilleure protection pour une plus
longue durée.
Une nouvelle application utilisée dans des maisons est le
verre autonettoyant, développé par la société Pilkingtons. Connu
comme "Activ", il a une couche mince, seulement 35
nanomètres d'épaisseur, de dioxyde de titane sur la surface du
verre. Quand la saleté se dépose sur le verre, le dioxyde de
titane en présence du soleil agit en brisant les saletés. Dès qu'il
pleut le résidu part au lavage.
- 27 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 28
Sur un bâtiment comme un gratte-ciel
recouvert de verre, de nouvelles fenêtres
avec cette couche sont un vrai bonus
puisqu'ils n'ont pas besoin de nettoyage
autant que le verre normal et les laveurs
de vitres ne doivent pas opérer si souvent.
Une visite à la salle de bains révélera
même
plus
d'applications
de
nanotechnologie. Beaucoup de crèmes
de soleil de qualité supérieure que vous
pouvez acheter contiennent aujourd'hui
des nanoparticules de dioxyde de titane. Le but est de repousser
le cancer causé par la lumière du soleil, tout en permettant un
bronzage sûr. Les particules sont si petites que vous ne pouvez
pas les voir. Donc la crème ne laisse pas, sur la peau, la couleur
blanche laissée par de plus grandes particules.
Les mêmes nanoparticules de dioxyde de titane sont aussi
utilisées dans beaucoup de produits cosmétiques qui sont vendus
comme des crèmes antirides ou anti-âges.
De nouveau leur but est d'empêcher la peau de subir des
dégâts solaires nuisibles.
Aussi dans la salle de bains, un certain nombre de dentifrices
contiennent des nanoparticules. Un produit, BlanX BioRepair,
contient des nanoparticules de
hydroxyapatite. Ceux-ci sont les
ingrédients naturels qui aident à
remplir les craquelures infimes
dans les dents qui rendent
douloureuse la consommation de
crème glacée.
- 28 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 29
Il y a aussi un certain nombre
de produits de cheveux sur le
marché qui sont conçus pour
empêcher des cheveux abimés en
remplissant les craquements à
l'échelle nanométrique avec des
ingrédients inoffensifs. La cuisine
n'est pas exempte de produits
basés sur la nanotechnologie.
Comme dans le cas des balles de
tennis et de footballs, on utilise
des films minces d'argiles comme
barrière, la nourriture est aussi
conservée dans des emballages
basés sur l'argile nano composite.
Le but est de garder les produits alimentaires plus frais en
empêchant l'air d'arriver au produit et conserver n'importe quel gaz
inerte utilisé pour stocker les produits alimentaires.
Aux États-Unis, les bouteilles de bière ont tendance à être en
plastique et la saveur est gardée fraîche par des films
nanométriques sur la bouteille, pour maintenir la pression au sein
de la bouteille et empêcher la dégradation du produit
- 29 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 30
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 31
Santé
Il y a beaucoup d'intérêt dans la nanotechnologie pour le
secteur de santé, puisque au niveau nanométrique les choses
arrivent plus rapidement et avec beaucoup plus de sensibilité.
Le but est donc de détecter des maladies avant qu'ils
n'attaquent tout l'organisme. Si cela devient possible, moins de
gens devraient aller à l'hôpital et il est probable que nous
vivrions plus longtemps, parce que nos corps ne seraient pas
tellement affaiblis par les maladies.
Il y a déjà des produits sur le
marché qui sont près de l'échelle
nanométrique. Les Diagnostics Roche
ont un kit de test pour le diabète,
portant le nom Accu-Chek Aviva
Nano. Nous pouvons nous attendre à
beaucoup plus de kits plus rapides et
plus sensibles pour contrôler une
maladie dans un proche avenir..
Certains des kits de test seront liés à des changements de
couleur et c'est un autre secteur où
la nanotechnologie peut jouer un
rôle principal.
Pour le comprendre, observons
d'abord une coquille de paua de la
Nouvelle-Zélande. Ces coquilles
d'ormeau sont utilisées comme
bijou parce que vus d'angles
différents, ils apparaissent irisés.
- 31 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 32
Ils ne contiennent aucun pigment pour donner ces couleurs
séduisantes; c'est simplement la lumière qui est diffractée sur des
couches, séparées par quelques nanomètres, composant la coquille.
C'est le même principe pour des ailes de papillon et beaucoup
d'autres couleurs dans la nature.
Le flacon de parfum de Poison
Pure de Christian Dior ressemble à
la perle parce que sur l'intérieur du
verre il y a deux nano-couches, de
silice et titane, qui font que le verre
ressemble à la perle.
De tels effets sont généralement
utilisés
dans les bijoux et dans des produits du
ménage donnant de nouveaux effets
visuels.
Pour produire des films colorés pour
l'emballage, il est maintenant possible
d'éviter d'utiliser des pigments pour
donner la couleur exigée. En changeant
la surface d'un film plastique, c'est
possible, grâce á la lumière
diffractée d'obtenir des
effets colorés différents.
Retournant à l'usage en
milieu médical ; l'objectif
est d'utiliser les nanoparticules qui diffractent la
lumière pour donner une
couleur spécifique et
- 32 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 33
ensuite de les rassembler en flocons pour donner de plus grandes
particules qui fournissent une couleur différente.
Il est intéressant de noter que, les couleurs différentes de
couchers du soleil, sont dues à des nanoparticules présentes dans
l'atmosphère, diffractant la lumière de différentes façons.
Après l'éruption de Krakatoa en 1883, il y a eu des couchers
du soleil rouges vif pendant des décennies.
Des Nanoparticules commencent aussi à être utilisées dans
les hôpitaux dans des boissons ou des injections, qui permettent
de suivre leur trace dans le corps et ainsi détecter un problème
particulier. Si ces nanoparticules sont suivit à la trace, il serait
donc possible d'avoir une image plus claire et mieux définir, la
zone infectée du corps. Les nanoparticules sont même façonnées
pour être attirées par les cellules atteintes de maladies
spécifiques, pour qu'elles puissent être activées pour tuer les
cellules problématiques avant qu'elles ne se transforment en un
problème sérieux.
Des médicaments conventionnels, réduits à l´échelle
nanométrique, sont conçus pour être plus efficaces à cause de la
superficie accrue qui est disponible. Cela signifie que moins de
médicaments doivent être utilisés pour traiter les maladies et
donc qu'il y aura moins d'effets secondaires nuisibles.
La nanotechnologie est dans ses premiers jours dans le
secteur de santé, mais c'est ici où les nouveaux événements
auront un impact très majeur.
- 33 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 34
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 35
Energie
Des matériaux de poids légers auront un impact majeur sur les
différents aspects du secteur
d'énergie. Pour l'énergie
éolienne le diamètre des
turbines est maintenant de
la taille d'un Airbus A380.
Plus le diamètre est grand,
plus la puissance produite
est importante. Cependant,
les lames doivent être plus
légères et plus fortes, pour éviter des ruptures dans des conditions
de vents très forts.
La société allemande Bayer, travail à développer des
polymères à nanotubes de carbone qui devraient fournir les
propriétés exigées.
- 35 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 36
Les couches de nanotechnologie pour protéger les éoliennes du
gel sont aussi examinées. Pour des dispositifs concernant le
mouvement des marées ou de l'énergie des vagues, des matériaux
plus légers sont aussi nécessaires, mais en plus, des nano-couches
anticorrosives seraient avantageuses.
Il y a aussi beaucoup d'activités de développement sur l'énergie
solaire dont deux aspects sont á considérer. Le premier est quand
la chaleur du soleil est utilisée
pour chauffer des maisons. Cette
énergie thermique est d'habitude
emmagasinée par la lumière du
soleil se projetant par la suite sur
des tubes conduisant l'eau. Il a été
prouvé que si des nanoparticules
sont incluses dans le liquide, la
chaleur serait transférée beaucoup
plus efficacement.
Le second aspect est de rassembler la lumière du soleil et de
la convertir en énergie électrique, utilisant ce qui est appelé des
cellules photovoltaïques. Beaucoup d'innovations sont á réaliser
en copiant de la nature. Par exemple les plantes et les arbres
emmagasinent les rayons solaires et les convertissent en énergie
nécessaire pour leur croissance. Plusieurs sociétés utilisent des
nanoparticules pour convertir la lumière du soleil en énergie
électrique. Ainsi la société G24 Innovations, au Royaume-Uni
utilise des cellules photovoltaïques pour faire fonctionner des
téléphones portables et de la lumière, particulièrement là où
l'alimentation électrique n'est pas facilement accessible. Cela
peut être fait par un petit paquet ou en mettant les cellules sur
des vêtements.
- 36 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 37
Environnement
Le fait que la nanotechnologie réduit déjà le poids des
véhicules est un pas en avant dans l'économie d'énergie. Aussi
des surfaces plus dures et d'autres composants signifieront que
les choses dureront plus longtemps, ce qui contribue à sauver
notre environnement.
Aussi des fenêtres autonettoyantes et des teintes de
vêtements résistants, aboutiront à réduire l'énergie utilisée pour
laver les fenêtres ou même la quantité de détergents que nous
utilisons pour nettoyer nos vêtements.
Cependant il y a des
applications plus directes avec
lesquelles la nanotechnologie
aide à prendre soin de
l'environnement. Une église à
Rome, l'Église de Jubilé, a été
couverte de nanoparticules de
dioxyde de titane. Cela a le
même effet que les fenêtres autonettoyantes, où la couche de
dioxyde de titane, avec la lumière du soleil, catalysent la
destruction de la saleté atterrissant sur les fenêtres.
La couche sur l'église utilise
aussi la lumière du soleil, et
permet aussi de réduire les gaz
polluant l'atmosphère dans des
villes comme Rome où la
pollution de voitures dans des
milieux urbains concentrés est un
- 37 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 38
réel problème. Ceci est susceptible de devenir une grande
application de la nanotechnologie dans d'autres villes où les
pollutions, causées par trop de voitures mal entretenues, sont
fréquentes.
Ce type de technologie est
également utilisé dans les produits de
la cuisine. NanoBreeze aux ÉtatsUnis á un purificateur d'air á base de
nano dioxyde de titane qui décompose
les allergènes, les odeurs, les germes,
les gaz et les fumées.
Une étape importante est franchie dans le développement des
membranes nano technologiques, notamment pour l'épuration de
l'eau.
Les pores de ces membranes sont en mesure de filtrer les
bactéries et les virus, ainsi que des produits chimiques
indésirables tels que l'arsenic, le mercure et les pesticides. Selon
l'Organisation mondiale de la santé, 3.6 millions de personnes
meurent chaque année de maladies liées à la contamination de
l'eau, mais ces nouvelles membranes ont le potentiel de réduire
considérablement ce nombre, en particulier dans les pays en
développement.
On commence également á utiliser les nano-membranes pour
le dessalement d'eau de mer. Ainsi, les premiers résultats
montrent qu'il est possible de réduire le coût de l'extraction du
sel de l'eau de mer.
Encore une fois, cela aura un effet marqué sur les populations
des zones côtières, en particulier au Moyen-Orient.
- 38 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 39
Risques et Avantages
Michael Crichton, l'auteur de Jurassic parc, a publié il y a
quelques années, un livre appelé la Proie. Il parlait des nano
bots, des robots de taille nanométrique, qui s'échappant d'un
laboratoire transformaient tout ce qu'ils touchaient en de la
matière visqueuse grise. Malheureusement, beaucoup de
personnes non scientifiques ont cru que cela pourrait arriver en
réalité. Il s'agissait d'excellente science fiction, cependant,
même si des gagnants de Prix Nobel ont confirmé que ce n'était
pas possible, quelques personnes continuaient á encourager des
polémiques á propos de la nanotechnologie. Les mêmes groupes
créent des inquiétudes sur n'importe quelle nouvelle
scientifique, parce qu'ils veulent attirer l'attention et encourager
les gens à les parrainer.
Cependant, c'est la bonne expérimentation scientifique qui
permet de s'assurer que les produits sont sans danger avant qu'ils
ne soient mis sur le marché sachant qu'il y a des procédures
strictes que les sociétés doivent suivre. Il est dans l'intérêt des
sociétés de s'assurer que leurs produits sont totalement sûrs,
autrement leur activité entière pourrait être ruinée par un litige
défavorable.
Beaucoup de débats ont
lieu à propos de la nano
technologie. Plusieurs sociétés
exagèrent quant au potentiel
de celle-ci afin d'obtenir plus
d'argent des gouvernements
pour développer leurs travails;
- 39 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 40
les universités font aussi des appréciations audacieuses dans le but
d'obtenir l'argent de subvention pour leur recherche ; et les groupes
de pression falsifient des informations pour encourager les gens à
les rejoindre.
La nanotechnologie est un domaine très large et il est clair
que depuis la création,
plusieurs
technologies
copient tout simplement
de la nature. Par exemple,
le sang est un nano-fluide
et le lait contient des
nanoparticules de caséine
et même nos os sont des
nanostructures
autoreproductrices. En
broyant de la matière,
comme de la farine, on aboutit à la taille de microparticule
exigée, mais il y aura aussi de plus grandes particules et un
certain nombre de nanoparticules (figure ci-contre)
En outre, le yogourt, et beaucoup d'autres denrées
alimentaires contiennent des ingrédients de taille nanométrique.
Quand vous brûlez votre
toast, des quantités infimes
de nanotubes de carbone sont
produites et sur les aliments
grillés on en retrouve encore
plus.
Actuellement le plus grand
utilisateur de nanoparticules
est l'industrie de pneu. Six mille tonnes de nanoparticules de
- 40 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 41
carbone noir sont utilisées chaque année pour de nouveaux pneus.
Une petite quantité de cela est sous forme de nanotubes. Il y a eu
des rapports qui disent que le nanotube carbone est semblable à
l'amiante, mais ce n'est probablement pas un problème, s'il est
enfermé dans des plastiques.
D'autres rapports disent qu'ils ne sont pas un problème. Il faut
donc avancer avec prudence.
À la différence de l'Europe, l'ExtrêmeOrient a moins de préoccupations sur
l'aspect de la nanotechnologie.
À Hong-Kong vous pouvez acheter
l'Eau Nano. Le Nano dans cette partie
du monde est une stratégie marketing; il
correspond á quelque chose de nouveau
et d'excitant.
En Thaïlande, vous pouvez acheter
le Nano sérum de Poitrine, si vous
frottez votre poitrine avec il l'empêche de s'affaisser. Il y a même
des nano fibres qui vous évitent d'être chauve.
Le nano iPod est un autre produit qui utilise le nom nano
pour encourager les gens à l'acheter. Il y a probablement
quelques circuits dedans
à l'échelle nanométrique,
mais rien d'autre de
particulier que le fait que
c'est petit.
La société indienne
Tata a lancé leur Tata
Nano, une petite voiture à
- 41 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 42
quatre places adultes. Le nom de nano est vraisemblablement
utilisé pour faire allusion á la taille.
Les encres d'impression contiennent des ingrédients á
l'échelle nanométrique, pour les faire sécher plus rapidement.
Les papiers de qualité supérieure, où ces encres sont imprimées,
ont aussi des ingrédients nanométriques pour permettre le
séchage rapide.
Comme dans le cas de toutes les technologies, on doit
équilibrer entre les risques et les avantages que ces produits nano
apporteront. Nous acceptons de nos jours qu'il est possible de
conduire des voitures avec une grande vitesse bien qu'il y ait un
grand nombre de morts chaque année à cause des accidents.
Quelques personnes veulent fumer des cigarettes bien qu'ils sachent
que cela va probablement leur causer des problèmes de santé.
Les avantages apportés par la nanotechnologie dépassent
déjà n'importe quels risques.
- 42 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 43
Le Future
Un rapport du journal Loi de Nanotechnologie et Affaires
(Nanotechnology Law and Business Journal) a identifié les dix
premiers domaines dans lesquelles la nanotechnologie aura un
impact sur notre vie :
1. Diagnostic des maladies
2. Traitement de cancer et d'autres maladies
3. Elargissement des applications de l'énergie solaire
4. Nouvelles batteries et d'autres formes d'énergie mobile
5. Incorporer de l'électronique á des produits à base de papier
6. Matériaux plus légers, plus forts et plus conducteurs
7. Eau propre
8. Automobiles à basses émissions
9. Faire face au terrorisme et au désastre environnemental
10. Contrôle accru de produits de consommation
Les deux premiers concernent le secteur de santé et les
quatre suivants sont liés á des applications dans les domaines
d'énergie.
Parmi ces domaines, un secteur particulièrement intéressant
est la nanoélectronique où des circuits plus complexes vont
probablement être réduits, permettant d'obtenir des ordinateurs
plus rapides et des puces plus petites et plus complexes.
De plus, on pourra éviter aux usines de fabriquer des puces
de silicium énormément coûteuses.
Cela va permettre aux entreprises d'utiliser de moins en moins
de silicium et de plus en plus de films «plastiques électroniques»
- 43 -
Nanotechnologie
10/05/11
11:09
Page 44
donnant des circuits flexibles. Ce qui va engendrer une grande
baisse au niveau des coûts du fait que le silicium est très cher.
Les quatre derniers domaines dans la liste des dix premiers
son liés á des questions environnementales et sociales.
Pour le moment on est en stade initial de la nanotechnologie,
mais le sentiment est que nous venons de voir le sommet de
l'iceberg.
Il y a beaucoup plus d'applications intéressantes à venir qui
vont changer notre vie et qui vont avoir un impact sur tous les
secteurs de l'industrie.
- 44 -