Les nanotechnologies - une idée de TPE riche en pistes de reflexion !

Les nanotechnologies - une idée de TPE riche en pistes de reflexion !

 

10 janvier 2014 | digiSchool Bac S | 0 avis

Les nanotechnologies - une idée de TPE riche en pistes de reflexion !

Les avancées scientifiques et réalisations techniques sont l’un des thèmes spécifiques à la série S pour la réalisation des TPE. Vous êtes très nombreux à avoir choisi ce thème pour l’extrême diversité des pistes de recherches qu’il offre et donc une appropriation des plus importantes. Pour ceux qui seraient en difficultés pour mettre en place des pistes de recherches, nous allons développer l’une des nombreuses directions possibles : Les nanotechnologies.

Nanotechnologie ? Nano quoi ?

 

Comme pour n’importe quel type de recherche, la première chose à faire (et qui doit devenir un véritable automatisme) est de définir l’axe principal, donc la nanotechnologie en elle-même :

Nanotechnologie : Les nanosciences et nanotechnologies peuvent être définies à minima comme l’ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation des structures, de dispositifs et de systèmes matériels à l’échelle du nanomètre.

Ce domaine est à la croisée des chemins entre plusieurs disciplines de sciences telles que la mécanique, la chimie, la biologie, l’électronique et l’optique. D’autres domaines interviennent comme la philosophie et l’éthique car cette nouvelle forme de technologie peut avoir des effets aussi démesurés qu’imprévus.

 

Les nanotechnologies permettent de très grandes avancées dans la puissance de calcul

 

Histoire des nanotechnologies, les débuts d’une nouvelle ère technologique

Le domaine des nanotechnologies est évoqué, mais de façon abstraite, la première fois par Richard Feynman. Dans son discours du 29 décembre 1959 à la Société américaine de physique(en anglais American Physical Society) il évoque pour la première fois un nouveau champ de recherche possible : l’infiniment petit, de nouvelles sciences basées sur la biologie, l’électronique, la médecine,  la chimie et bien d’autres, envisagées à l’échelle de l’atome. C’est ensuite en 1981 que Heinrich Rohrer et Gerd Binnig  ont mis au point le microscope à effet tunnel avec lequel ils obtiendront le prix Nobel de la physique en 1986. Ce microscope fut une étape historique dans l’histoire car il permet de déterminer la densité des états électroniques et la morphologie de toutes surface conductrices et ce à l’échelle de l’atome voire inférieure à celle-ci. Cette invention marquera le début de grande découverte dans la nanotechnologie notamment dans 3 domaines :

  • L’instrumentation
  • Les nano-objets
  • Les propriétés

 

C’est alors une course folle vers la miniaturisation et la complexification qui commencera. Depuis 1970 les composants microélectronique ont connu une diminution d’un facteur 2 tous les deux ans (qui se révèle aujourd’hui plus d’une diminution d’un facteur 3 tous les ans). 

 

TPE Bac

 

Technologies de communication

 

L’une des premières applications directes de la miniaturisation de la technologie est bien entendu celle liées aux technologies informatiques et de communication, c’est ce qui a permis de réunir dans les smartphones la télévision, internet, le GPS, les jeux vidéos, votre compte en banque etc. (Et optionnellement le téléphone).

C’est notamment grâce au développement des micro-transistors (composants principaux des ordinateurs qui définissent leur puissance de calcul) que l’on a pu créer le lecteur MP3 ou la mémoire Flash.

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Piste de recherches sur les nanotechnologies dans l’informatique :

 

  • Y a-t-il une limite à la miniaturisation des objets ?
  • De quelles manières les nanotechnologies rendent nos objets plus intelligents ?
  • Quelles sont les nanotechnologies déjà présentes autour de nous ?

 

Médecine

 

Ces dix dernières années ont été marquées par de grandes avancées en matière de médecine (cellules souches, création d’un cœur artificielle, utilisation de la radiation localisé pour venir à bout de cellules cancéreuse) et les nanotechnologies semblent de plus en plus pénétrer le champ de la recherche médicale promettant de nouvelles perspectives : celles de ne pas uniquement soigner, mais véritablement améliorer la santé voire les capacités du corps humain.

La nanomédecine pourrait en effet tirer son épingle du jeu en agissant au plus près de la source de la pathologie autant pour la détecter que pour la soigner. Des sortes de nanorobots pourraient en effet agir au plus près des cellules pathogènes que ce soit en vaccination, en cancérologie ou en virologie !

De plus ces technologies possèdent, de par leurs tailles, une extrême capacité pénétrante (des nanoparticules à l’égard des tissus cellulaires). Cette propriété est d’ailleurs notamment beaucoup utilisée en cosmétique (mais de là à dire que mamie Renée se mettra des robots sur la figure pour paraître jeune, on a encore le temps).

 

Les nanobiotechnologies

 

Pistes de recherches sur les nanotechnologies et la médecine :

 

  • Les nanotechnologies nous permettront-elles de soigner toutes les maladies ?
  • La nanosciences marqueront-elles l’ère du Transhumanisme ?
  • Pourrait-on lutter contre les nanotechnologies ?
  • Les nanotechnologies vont-elles marquées une nouvelle page de notre évolution ?

 

Autres champs d’application

Aujourd’hui les champs d’application de ces nouvelles formes de technologies sembles infinis, on parle même de modifier la structure de notre ADN (pour vulgariser : le remplacement d’une branche biologique par une branche nanobiotehnologique, oui oui, ce mot existe).

De plus les domaines se croisent de plus en plus. Ainsi dans les prochaines années nous verrons apparaître des composants biologiques pour intervenir dans la puissance de calculs de nos ordinateurs ou nos Smartphones. Les frontières entre l’électronique et le biologique se font donc de plus en plus fines et poreuses.

Pistes de recherches diverses et variées sur l’application des nanotechnologies :

  • Comment imaginer les champs d’action de la nanobiotechnologie ?
  • Quelles sont les limites des nanosciences ?

 

Réflexion autour des nanotechnologies

La première réflexion critique envers ce nouveau champ de la recherche technologique est publiée en 1986 par Eric Dexler. Son ouvrage sur l’avenir des nanotechnologies (Engines of Creation) aussi appelé « Les Prophéties de Dexler ». Dans cet ouvrage il transmet sa vision des progrès que les nanosciences nous amèneront à mettre en place jusqu’à défier les lois de la physique. Il souligne cependant le revers de la médaille en insistant sur le fait qu’une technologie aussi microscopique a certes une efficacité redoutable mais qu’il nous sera très difficile de la maîtriser parfaitement en cas de reproduction des cellules. Cette reproduction mal encadrée pourrait causer des dommages cataclysmiques sur notre environnement et sur nous-même.

Bibliographie :

  • Nanoscience, Belin : Tome 1, Nanotechnologie, nanophysique
  • Tome 2, Nanométeriaux et nanochimie (prix Roberval 2008)
  • Tome 3, Nanobiotechnologie et nanobiologie
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