TPE Nanotechnologie

Introduction

A notre époque où l'innovation est un domaine très important , il faut s'intéresser à toutes les possibilités et plus particulièrement au domaine de l'infiniment petit car il est de plus en plus difficile de trouver des nouveautés à notre échelle. Nous avons donc décider de choisir les nanotechnologies comme sujet de tpe car c'est l'univers de l'invention et nous avons par ailleurs décider de cibler la sphère de la médecine car c'est un sujet très vaste. Nous nous demanderons donc dans quelles mesures cernent on les capacités des nanotechnologies dans la médecine ? Dans un premier temps nous présenterons les nanotechnologies, puis nous nous intéresserons aux nanotechnologies dans la médecine et enfin nous verrons les risques qu'elles présentent.

I. Présentation des nanotechnologies

1. Définition

Les nanotechnologies sont des objets ou des matériaux dont la taille est inférieure à 100 nanomètres. Elles sont notamment utilisées dans le domaine de la médecine. Ce sont des métaux, des céramiques, carbones, polymères ou encore des silicates. Elles sont produites intentionnellement par l’homme. Aujourd’hui en effet de nouvelles machines nous permettent de manipuler les atomes un par un.

2. Histoire

En 1959, le physicien Richard Feynman déclare : « Les principes de la physique, pour autant que nous puissions en juger, ne s’opposent pas à la possibilité de manipuler les choses atome par atome. » Cela a incité le monde scientifique à s’intéresser à l’univers de l’infiniment petit. Le terme « nanotechnologie » fut inventé en 1974 par Norio Tanigushi. Dans les années 1980, avec la découverte du microscope à effet tunnel (STM), puis celle du microscope à force atomique* (AFM), le nanomonde s’ouvre réellement aux chercheurs. A partir de là, grâce à l’extrême précision de leurs outils, les scientifiques sont parvenus à manipuler les atomes un à un. La conception, la fabrication, et la manipulation d’objets, de matériaux, et de machines de dimensions nanométriques pouvaient alors démarrer.

Le 29 septembre 1989, au centre de recherche IBM de San Jose, dans un petit laboratoire, Don Eigler et E.K. Schweizer arrivent à manipuler 35 atomes de xénon (un gaz rare) et à écrire le nom de leur compagnie.

Au cours de l’année 1998 on découvre un rotor moléculaire, c'est à dire que l'on a observé pour la première fois une seule et même molécule en rotation.

La même année, Bill Clinton lance le programme National Nanotechnologie Initiative. Un budget de 497 millions de dollars est accordé à ce programme ce qui fait des nanotechnologies une priorité nationale.

En juin 2006 le pôle Minatec est ouvert à Grenoble, c'est le plus grand pôle européen consacré aux nanotechnologies.

3. Intérêt

Les nanotubes de carbone sont un exemple très intéressant des nanotechnologies, ils sont constitués d’un empilement de plans appelés graphène, dans chaque couche un atome de carbone fait 3 liaisons avec ses semblables. Les liaisons dans un même plan sont très solides contrairement à celles entre les différentes couches. C’est pour cela qu’un nanotube de carbone est 200 fois plus résistant que l’acier car il est constitué d’un ou plusieurs graphène(s) enroulés. Ils sont donc idéals pour absorber les chocs dans un pare-choc ou un gilet pare balle. 

Leurs propriétés électriques peuvent également être utilisées. En effet suivant leur enroulement ils sont conducteurs (créneau) ou semi-conducteurs (zig zag). Si un tube est placé entre deux autres perpendiculaires et si la valeur du courant est changée dans les deux tubes, la valeur des connexions oscille entre 0 et 1. Lorsque le courant s’arrête cette valeur est mémorisée, on pourrait donc construire des nano-transistors ultra rapides. Un nanotube peut transporter un courant électrique d'une intensité 1000 fois plus élevées que celle d'un fil de cuivre.

Différentes hélicités des nanotubes :

Comme défini plus haut, un nano-objet présente, pour une de ses dimensions au moins,

une taille inférieure à 100 nm. C'est ainsi qu'il est possible de modifier la résistance à

l'abrasion d'un plastique transparent sans modifier ses propriétés optiques par l'addition de

nanoparticules que ne perçoit pas l'œil. Autre application importante : des nanoparticules

assemblées sur une surface peuvent former une structure fonctionnelle qui la rend

hydrophobe, cela empêche les salissures de se déposer.

Enfin elles sont très réactives car le rapport entre la superficie et le volume est grand. Par exemple la proportion d'atomes de surface peut atteindre 50% pour une molécule de 3nm.

4. Application

Dans le domaine de l'électro-ménager, on peut créer des laques qui combinent la dureté et la transparence du verre avec les avantages deslaques organiques sans modifier la technique d'application. On peut créer des couches transparentes, dures, tout en maintenant le touché métallique et en laissant la surface et la structure du métal visible.

En deçà de 50 nm, les règles de la physique quantique prévalent sur les lois de la

mécanique. La faible taille des nano-objets élémentaires conduit à des propriétés

électroniques, magnétiques et optiques différentes de celles des matériaux massifs de

même nature. La structure électronique du matériau se trouve modifiée : effet tunnel, effet

de confinement, propriétés quantiques...

Dans le domaine textile grâce aux molécules de silice, d'alumine et à l'oxyde de zinc; onpeut obtenir différents effets sur les vêtements tels qu'une

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