En quoi les nanotechnologies peuvent-elles révolutonnier la médecine?
La nanotechnologie
I)Qu'est ce que la nanotechnologie?
Tous cela à l'echelle du nanomètre, voici un schema pour être plus clair:
1/Définition et origine du mot
Il s'agit d'une technologie visant à manipuler ou à créer des structures, dispositifs, systemes matériels de l'ordre du nanomètre.
Cependant les nanotecnologies ne se limitent pas à l'infiniment petit mais s'étendent a des applications concrètes qui permettent de révolutionner les mondes des nanotechnologies.
Le préfixe "nano" vient du grec Nanos qui signifie "nain"
Il 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
Rapport de taille
Entre une nanoparticule et une orange, et entre une orange et la Terre.
2/ Histoire
En 1959, le 29 décembre à la Société Américaine de Physique, Richard Phillipse Feynman ( 11 mai 1918 - 15 février 1988, un physiciens les plus influents de la seconde moitié du XX siècle ) évoque un domaine de recherche possible alors inexploré, l'infiniment petit . Il considère comme possible d'écrire de grandes quantités d'informations sur de très petites surface.
En 1981, deux chercheurs d'IBM invente le microscope à effet tunnel ( STM pour Scanning Tunneling Microscope ).
En 1985, trois chercheurs, Richard Smalley, Robert F. Curl ( de la Rice University de Houton ) et Harold W. Kroto ( University of Sussex ) découvrent une nouvelle forme allotropique du carbone, la molécule C60 constituée de 60 atomes de carbone répartis sur les sommets d’un polyèdre régulier formé de facettes hexagonales et pentagonales.
En 1990, Huffman et Kramer ( Université de Heidelberg ) , mettent au point un procédé de synthèse permettant l’obtention de ces molécules en quantités macroscopiques. Les nanotubes ont été identifiés six années plus tard dans un sous-produit de synthèse des fullerènes.
En 2004, des architectures de 90 nanomètres constituent l’état de l’art et les processeurs sont produits en masse avec une finesse de 65 nanomètres dès le premier semestre 2006. Des puces gravées en 45 nanomètres sont sorties mi-2007, des puces en 32 nanomètres en 2008-2009 et la gravure en 10 nanomètres actuellement... Les nanotechnologies suggèrent une nouvelle approche plus radicale lorsque les voies classiques auront atteint leurs limites.
Ils réussirent à manipuler un à un des atomes de xénon pour écrire les trois lettres I-B-M sur une surface métallique.
-1911 : Première utilisation du prefix « nanno » par un scientifique.
-1956 : Choix du prefix « nano » par le BIPM comme une sous unite du metre.
-1959 : Richard Feynman tient son discours au Caltech où il déclare “ There is Plenty of
Room at the Botttom “ en français « il y’a plein de place tout en bas ».
-1974 : Première mention du terme nanotechnologie, forgé par Norio Tanigushi.
-1974 : Invention de la diode moléculaire par A. Aviram et M. Ratner.
-1981 : Invention du microscope à effet tunnel.
-1985 : Découverte des fullerènes.
-1986 : Invention du microscope à force atomique par des chercheurs d’IBM a Zurich.
-1986 : Parution de « Engines Of Creation : The Coming Era of Nanotechnology » de Kim Eric Drexler.
-1987 : La pointe du microscope à effet tunnel est utilise par des chercheurs d’IBM pour faire commuter un seul interrupteur moléculaire.
-1990 : Des chercheurs d’IBM écrivent le nom de leur société avec 35 atomes de xénon à l’aide d’un microscope à effet tunnel.
-1991 : Découverte des nantubes.
-1995 : Premier contact électrique sur une seule molécule.
-1997 : Premier amplificateur réalisé avec une seule molécule.
-1998 : Première observation de la rotation d’un molécule rotor de 1nm de diamètre.
-2001 : Premier transistor réalisé avec un nanotube.
-2003 : Millipede, prototype de système de stockage de données, réalisé par IBM, et utilisant des perforations nanométriques.
-2004 : Premiers microprocesseur gravés avec une finesse de 0.09 um, soit 90nm, chez Intel et AMD.
-2005 : Intel construit des transistors de 65 nm.
-2006 : Intel est en phase de test pour la gravure en 45 nm qui devrait arriver en 2007.
-2007 : Invention du premier dispositif mécanique moléculaire : un pignon le long d’un crémaillère.
-2011: Intel grave en 22nm.
Chronologie
3/Fonctionnement
On ne construit pas les nanocomposants en claquant des doigts, ou à l'aide de pinces microscopiques. En effet, pour construire et assembler des nanocomposants, deux voies sont possibles: la voie ascendante et la voie descendante.
La voie ascendante (bottum-up) consiste à assembler la matière, atome par atome, pour construire des molécules que l'on intègre dans des objets plus grands, afin d'obtenir le dispositif voulu.Cette voie devrait permettre un contrôle extrêmement précis de la matière.
La voie descendante (top-down) au contraire de la voie ascendante consiste à réduire au maximum les dimensions du composant que l'on veut fabriquer, par le "découpage" ou même le "sculptage" du composant.Grâce à cette technique, plusieurs milliers d'objets peuvent être fabriqué en parallèle.Il s'agit de la voie suivie par l'électronique.
Pour observer la matière à l'échelle du nanomètre, l'utilisation de plusieurs microscopes de très haute précision est nécessaire.Voici l'un des plus performant d'entre eux qui permet d'observer la matière:
le microscope à effet tunnel:
Son principe de fonctionnement est relativement simple . Contrairement aux microscopes classiques qui fonctionnent avec de la lumière, un STM utilise une pointe mobile très pointue (idéalement terminée par un unique atome) qui va servir à scanner la surface. Lors du balayage, le dernier atome de la pointe suit le relief de la surface et c'est en détectant le mouvement de la pointe qu'on remonte à la géométrie de la surface. En pratique, on balaie ligne par ligne une zone carrée pour reconstituer une image.
