nanosciences et nanotechnologies - physique.

« Une autre technique d’observation est le microscope à effet tunnel ou Scanning Tunneling Microscope (STM) — voir microscope-sonde à balayage.

Dans ce cas, la pointe est métallique et la surface doit être conductrice ou semi-conductrice.

La mesure du courant qui passe entre la pointe et la surface permet de s’approcher jusqu’à une distancebien définie.

Typiquement, le courant tunnel entre la pointe et la surface est de 1 nA (nanoampère) pour une distance de 0,5 nm.

Le déplacement de la pointe au-dessus dela surface — tout en maintenant le courant à une valeur constante — permet de dresser une carte topographique et chimique de celle-ci, jusqu’à la résolution atomique (10 - 10 m).

Il est possible de repérer des atomes étrangers déposés sur une surface et de les pousser jusqu’en des positions prédéfinies.

Cette technique a ainsi permis d’écrireavec des atomes — le physicien Donald Eigler, travaillant chez IBM, est le premier à avoir utilisé cette technique pour écrire le sigle « IBM » en 1989 avec des atomes dexénon. 5 STOCKAGE DE L’INFORMATION Le stockage de l’information à haute densité sera l’un des grands bénéficiaires des techniques de miniaturisation extrêmes.

Par exemple, une technologie industrielle destockage de l’information a été dérivée de la méthode d’écriture utilisant des pointes.

C’est le projet « Millipede » d’IBM.

Une batterie de 1 024 pointes (32 rangées de32 pointes) est capable de lire simultanément l’information écrite sous forme d’indentations dans une couche de résine (la présence ou non d’un trou étant interprétéerespectivement comme un 1 ou un 0).

Cette technologie permet d’atteindre une densité d’information stockée de 100 à 200 gigabits par pouce carré.

L’information peutégalement être stockée sous forme magnétique.

On atteint des densités comparables en préparant de petits îlots magnétiques dont l’aimantation reste perpendiculaire à lasurface, dans un sens ou dans l’autre ( voir magnétisme [physique]).

Le sens de l’aimantation, vers le haut ou vers le bas, constitue le bit d’information élémentaire.

La taille des plots peut atteindre environ 20 ou 30 nm.

L’information est lue avec une tête sensible à l’aimantation et qui vole au-dessus de la surface. À plus long terme, on imagine que l’information pourra être stockée directement dans des molécules uniques, dont la conductivité, par exemple, pourrait être modifiée àvolonté.

Ce sera l’ère de l’ « électronique moléculaire », qui pourrait prendre le relais de la microélectronique tout-silicium.

Cependant, cela exige encore de nombreuxdéveloppements tant en recherche fondamentale qu’en technologie ou en organisation des circuits de traitements de l’information. 6 ENJEUX DES NANOTECHNOLOGIES Les micro- et nanotechnologies sont nées du développement de la microélectronique en silicium.

Cependant les techniques de miniaturisation vont diffuser dans denouveaux domaines de la science et de la technologie, car elles permettront de fabriquer des objets industriels en très grand nombre et à coût réduit.

Les biopuces, lesmicrolaboratoires sur puce, les microsystèmes électromécaniques (encore appelés MEMS) en sont des exemples.

Lorsqu’un produit est arrivé au stade industriel et si laproduction en est suffisante, le prix de chaque produit peut être considérablement abaissé.

Pour ces raisons, il est prévisible que l’utilisation des produits issus desnanotechnologies va se répandre au sein de la société. 7 MONDIALISATION DES NANOSCIENCES ET NANOTECHNOLOGIES L’industrie microélectronique est devenue une industrie lourde par l’ampleur des investissements à consentir et par la part grandissante que les objets électroniquesprennent dans tous les produits industriels (l’automobile par exemple).

La diffusion des nanotechnologies dans des domaines tels que la biologie, l’instrumentation médicaleou la surveillance de l’environnement va encore accroître cet effet. Par ailleurs, la miniaturisation poussée exige la collaboration de nombreuses disciplines scientifiques, la collaboration entre chercheurs et industriels, une réflexion sur lesusages, etc.

Aux États-Unis, en Asie et en Europe se créent des campus dédiés au développement des nanotechnologies et qui cherchent à associer sur un même site tousles acteurs de l’innovation.

Des efforts importants sont consentis aussi bien en ce qui concerne l’investissement dans les structures de recherche que dans la formation.

Onconsidère que les nanotechnologies, associées d’ailleurs au développement des sciences biologiques et cognitives, seront l’un des piliers de l’évolution technologique duXXIe siècle. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

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