ZOUARI Oussama, MANSSOUR Nabil et CHOUIA NacimMars 2012 Thème : Avancées scientifique et réalisations technique Sujet : Les nanotechnologies Problématique : Matières : Physique et Science de la Vie et de la Terre Professeurs : Mme Noel et Mme Stern Introduction Qu'est ce que la nanotechnologie? Définition Histoire La fabrication des nanotechnologies Les intérêts Les domaines d'applications de la nanotechnologie Dans la médecine. Dans l'informatique et l'automobile. Dans le militaire et le sport. Quels sont les dangers des nanotechnologies ? Pour la santé Pour l'environnement Ethique Conclusion Introduction Qu'est-ce que la nanotechnologie ? 1.1. Définition La nanotechnologie est la technologie a très petite taille c'est-à-dire a 10-9 mètres. Le mot provient du grec ????? (en alphabet latin Nanos), signifiant nain. L'unité Nano correspond à dix puissance neuf (soit un milliardième de l'unité de base). Le préfixe nano divise par 1 milliard l'unité dont il précède le nom (Une nanoseconde est 1 milliard de fois plus bref qu'une seconde. Un nanomètre est 30 000 fois plus petit que le diamètre d'un cheveu) 1 nanomètre (1 nm) = 1 milliardième de mètre = 10-9 m = 0,000 000 001 m = 1/1 000 000 000 m. Il y a le même rapport de taille entre la terre et une orange Qu'entre une orange et nanoparticule Les nanotechnologies permettent de construire, de manipuler des objets à des tailles très réduites et pour cela il faut des matériaux de hautes précisions pour pouvoir déplacer, visualiser les atomes un à un. Ce monde miniature est ainsi appelé le nanomonde. Dans ce monde les lois de la physique classique ne sont pas capables d'expliquer le comportement des particules, ce sont les lois de la physique quantique qui les contrôlent. La physique quantique décrit le comportement des atomes et des particules, ce que la physique classique, n'a pas pu faire. Elle permet aussi de montrer des faits inhabituels tels que la vitesse et la position exacte d'un électron. La physique quantique montre que les échanges d'énergie et de lumière ce font par paquets. Albert Einstein démontre cette idée avec la découverte des photons et des particules de la lumière. La physique quantique permet le fonctionnement des transistors ou encore des lasers. Lorsque la taille d'un objet diminue, le rapport entre sa surface et son volume augmente, c'est-à-dire que sa surface diminue moins vite que son volume. Donc les objets qui ont une taille nanométrique sont plus réactifs aux éléments extérieurs et les réactions chimiques seront plus nombreuses et intenses. Par exemple, lorsqu'on coupe un steak pour le refroidir on ne change pas la quantité de viande mais la surface totale des petits bouts de viande à changer, elle est plus grande que celle de la tranche initiale. Les échanges entre la chaleur et l'air ambiant sont plus important et la viande refroidit plus vite. Si un pavé de viande de 5 cm de coté se refroidit en 100 secondes, une fois coupé en morceaux de 500 nm de côté, il se refroidirait en 1 milliardième de seconde. 1.2. Histoire 45008801405255Le terme nanotechnologie a été employé pour la première fois en 1974 par le Japonais Norio Taniguchi, pour désigner l'ensemble des techniques ayant pour but de concevoir, fabriquer et utiliser des structures à l'échelle du nanomètre (milliardième de mètre). En 1959, le physicien Richard Feynman parle d'un domaine de recherche qui est toujours inexploré (l'infiniment petit).Il considère comme possible de stocker de grandes quantités d'information sur des petites surfaces. Ce dernier avance la possibilité de faire tenir 24 volumes de l'Encyclopedia Britanica sur une tête d'épingle. En 1981, deux chercheurs d'IBM invente le microscope a effet tunnel (STM pour Scanning Tunneling Microscope).Ce microscope grossit tellement que l'échelle nanométrique est désormais observable. Les deux chercheurs seront récompensés cinq ans plus tard avec le Nobel de physique. -330203729355 (Microscope a effet tunnel.) En 1990, dans les laboratoires d'IBM le microscope à force atomique fut inventé. Ce microscope permet de reconstituer l'image à l'aide d'un laser et d'un miroir, il permet d'assembler et de manipuler des nanoparticules. À l'aide de ce microscope les chercheurs d'IBM parviennent à déplacer 35 atomes de xénon pour dessiner les initiales d'IBM sur une surface de nickel. 11239569850 (Sigle IBM) Le développement spectaculaire des nanotechnologies aux cours de ces dernières années permet d'envisager nombre de projets utiles et ambitieux. Ainsi on estime qu'en 2012, le marché des produits finis fabriqués avec des nanotechnologies représentera un marché de 1000 milliards de dollars. En 2015, il devrait être possible de mettre tous les fonds de la Bibliothèque nationale de France sur une seule puce. 1.3. La fabrication des nanotechnologies Grâce a la découverte du microscope a effet tunnel et du microscope a force atomique la fabrication nanotechnologique a prit un nouveau tournant. On compte aujourd'hui deux manières possibles pour le développement des nanotechnologiques : la voie « ascendante « (en anglais bottom-up) et la voie « descendante « (en anglais top-down). La voie descendante: Cette technique consiste à partir d'un objet d'origine que l'on taille, que l'on sculpte, de telle façon que l'on obtienne à la fin un objet plus petit et de taille nanométrique. C'est cette méthode qui est utilisée pour les microprocesseurs d'ordinateurs ou de téléphones. Les transistors sont gravés par lithographie. On commence par empiler plusieurs galettes de silicium que l'on recouvre d'une couche de résine photosensible (sensible à la lumière). On place sur la lumière du microscope un cache qui ne laisse apparaître sur la résine que la marque des futurs transistors (jeu d'ombre et de lumière). On grave alors les différentes couches de silicium selon le modèle voulu. Avant de graver les transistors on enlève la couche de résine. On établit alors les relations entre les transistors pour permettre le fonctionnement du microprocesseur. La gravure s'effectue à l'aide de laser dont la longueur d'onde appartient au domaine de l'ultraviolet (inférieur à 400 nm) ce qui a pour but d'améliorer la résolution soit la précision de la gravure qui est passé de 90 nm en 2004 à 32 nm en 2009. On grave à une résolution de 22 nm. Selon Intel, leader dans la production de microprocesseurs, la limite physique de 5 nm sera atteinte en 2018. Cela constitue la limite car en dessous de celle-ci, les courants électriques circulant entre les transistors seraient difficilement contrôlables. La voie ascendante: Cette technique consiste à assembler plusieurs particules de très petites tailles, n'existant pas dans la nature, pour former un objet de taille nanométrique. On utilise la technique de l'auto-assemblage. On place les particules à proximité d'un gaz avec lequel elles interagissent. Ainsi, chacune se place un endroit précis, forcée par ses propriétés chimiques (connues puisque l...
