Nanotechnologie ou le procès du progrés

Présentation au sujet: "Nanotechnologie ou le procès du progrés"— Transcription de la présentation:

1 Nanotechnologie ou le procès du progrés
Master Management de la Technologie et de l’Innovation Nanotechnologie ou le procès du progrés L. Laurent Le 6 mars 2009

2 Les échelles de longueur
Ongle 1nm/s Globules ~ 2-5 mm Fourmi 1000 mm Cheveu 50 mm Chat ~ 0.5 m Atomes 0.1 nm proteines 20 nm nanomètre micromètre millimètre mètre

3 Les micro – nanotechnologies: accélération et unification
Convergence « rétroactive » autour du nm micromètre Intel IBM MA. Reed (Yale) APIBIO Sandia NL 2002 Cate et al Informatique- Mems Fluides- Communications Physique - chimie - biologie

4 Qu’est ce qui change ? Poids relatifs des effets physiques Mécanique
quantique La taille IBM

5 Techniques de fabrication: la microlithographie
Optique Électrons Ions Résine Exposition Révélation Gravure Résine Substrat Masque Cornell

6 Nanotechnologies - pour quoi faire ?
Procédés existant indépendamment de la démarche «nano» Catalyse, traitement de surface, matériaux, cosmétique 2) Industries avec une « roadmap » Microélectronique qui devient la nanoélectronique, Disques magnétiques, mais aussi mécanique, fluidique Innovations issues des laboratoires Nanotubes, boites quantiques, électronique moléculaire,…  Diffusion dans divers secteurs (électronique, éclairage, matériaux, énergie…)  Création de nouvelles industries ou à terme des mutations profondes Moore est un nom propre, (personne ayant prédit la miniaturisation des circuits à, travers la loi de Moore» « More Moore » veut dire « continuer la miniaturisation » More than Moore veut dire améliorer les performance en faisant autre chose sur les circuits sans nécessairement miniaturiser en ajoutant de nouvelles fonction. On pourrait dire « ajouetr de nouvelles fonction ». En Français ont dit en fait « More Moore » et More than Moore ! Et on explique (ce que je vais faire)

7 Objets « intelligents »
Une évolution forte et non achevée Terminaux « nomades» Objets « intelligents » Ordinateur personnel Ordinateur central Serveur Google Grosse infrastructure Internet

8 Matériaux actifs ? Moteurs omniprésents Moteur individuel
Moteur central

9 Inventaire du centre Woodrow Wilson
Recherche de produits pour lesquels des nanotechnologies, sont explicitement mentionnées Sous estimé

10 Les matériaux

11 Nanomatériaux anciens
Acier Damassé (J.D. Verhoeven) Bleu Maya (Cacaxtla,Mexique) Porcelaine de Sevres (Ph. Colomban) Coupe Lycurgus (Nature)

12 Nanomatériaux : effet en surface ou en volume
Gecko artificiel A. Geim BMC - Nissan Polymère - nanotube Pneu vert Caoutchouc-silice General motors Polymère - argile Effet Lotus

13 et les technologies de l’information
Le calcul et les technologies de l’information Pascaline (1640)

14 J. Bardeen, W. Brattain, W. Shocley
Les composants de base Relais vers par Joseph Henry Triode par Lee de Forest CNN Texas Instrument Transistor 1947 J. Bardeen, W. Brattain, W. Shocley Circuit Intégré par Jack Kilby

15 Loi de Moore Évolutions en cours
2008: Tuckwila 2 milliards transistors 0,065 mm 1971: 4004 2300 transistors 10 mm More Moore Poursuite de la miniaturisation ( nanomètres ) Systèmes multicoeurs ( gain en performance = parallélisme des traitements) More than Moore: diversification des possibilités Composant hyperfréquence, optiques, capteurs, MEMS Intégration hétérogène

16 Les nanotechnologies R Z
Accompagner l’ évolution (matériaux, concepts, sources d’énergie) Diversification des fonctions en restant compatible avec la microélectronique Il ne s’agit pas nécessairement de supplanter le silicium (très difficile) Enrichissement des circuits pour en faire plus Pour faire « autre chose » Recherche fondamentale: pas de roadmap Poursuivre l’intégration, basse énergie Nouvelles architectures Autres concepts Calcul quantique Calcul « biologique », combinatoire Y P Z A B R

17 La gestion de la mémoire
Sur 50 cm2 Gestion de la mémoire Pérennité Des données De l’information Nouveaux usages 2020: 1013bytes ? 100 kilomètre de livres 1 an de vidéo 20 ans de son MP3 2005: 1011 bytes 1 kilomètre de livres 80 h de vidéo 2,5 mois de son MP3 1992: 108 bytes 1 mètre de livres 5 mn de vidéo 2 h de son (MP3) Internet = 1021 bytes

18 Autres méthodes de calcul ?
Poursuivre la démarche: relais – tube – transistor L’exemple du vivant Le cerveau (100 milliards de neurones connections/pièce – 30 W Architecture en volume, forte connectivité (milliers de milliards de composants/litre) ? OP secondes/1000€ Post CMOS Electro mécanique

19 Le vivant

20 Nanomédecine - Santé Instrumentation et analyses
Reconnaissance moléculaire Instrumentation in vivo Caméra ingérable Given imaging Agilent Technologies Vectorisation de médicaments Encapsulation, furtivité Reconnaissance moléculaire Nanobiotix U. Michigan

21 La rencontre technologies de l’information et du vivant
Implant rétinien optobionics (2000) Cheri Robertson Forscher des Biotechnologie-Unternehmens stellten einen jungen Mann vor, in dessen Kopf ein Chip steckt, der über feinste Elektroden die Signale von 100 Neuronen empfängt. Über Kabel werden sie zu einem Computer geleitet, der gelernt hat, die Daten zu interpretieren. Der 25-Jährige ist querschnittgelähmt und kann den Rechner nicht selbst bedienen. Das übernimmt jetzt das „Braingate“ genannte Implantat. Es erkennt bestimmte Gedanken und nutzt sie als Steuersignale. Auf diese Weise kann der Gelähmte nicht nur s abrufen, sondern sich durch Fernsehsendungen zappen und auch einfache Computerspiele bewältigen. Peter Fromherz IMEC

22 Environnement

23 Développement durable
Energie Conversion d’énergie Solaire Batteries Piles à combustible Hydrogène Economies Matériaux STIC Greatcell Développement durable Matériaux et procédés Matériaux recyclables ou dégradables Procédés de dépollution Purification, filtration Va Q Tec Agriculture – environnement Monitoring Lutte raisonnée contre les nuisances Traçabilité Ciment TX ARIA de CALCIA (TiO2) Syngenta

24 DE LA SCIENCE A LA FICTION

25 La fabrication exponentielle
Le vivant le fait et est le seul à pouvoir le faire à l’échelle microscopique → Exemple insuline (Roger Genet DIEP): 1 ribosome fabrique 1 une molécule/5s 2000 ribosomes par cellule Doublement de la population en 20 mn 1013/litre fabriquent qq décigrammes/litre Y a-t-il d’autres systèmes possibles (E. Drexler ?) Discussions de principe Y a t-il d’ autres façons de faire que ce que fait le vivant (exobiologie) ? Peut-on concevoir et réaliser des systèmes aussi complexes

26 La fabrication exponentielle
Un gramme d’eau = atomes à assembler Unité de production de nanorobots - 1 opération par seconde milliards d’individus 317 siècles de travail pour assembler un gramme → ou … unités de productions qui se fabriquent elles mêmes

27 Autres ensembles de techniques d’assemblage ?
Complexité et nanomonde Systèmes artificiels Systemes naturels Autoassemblage Morceaux Approches théoriques Techniques de la microélectr. Mais aussi Chimie Autoassemblage Extrapolés de machines macroscopiques Systèmes optimisés pour le monde nano. OGM Cellules minimales Cellules artificielles Virus synthétiques Hybrididation Origine de la vie Exobiologie Autres ensembles de techniques d’assemblage ? Peut on appréhender voire créer un le vivant ? Quel cadre pour appréhender ces systèmes ?

28 Débats

29 Questionnement « nano » et plus général
Greenpeace Katherine Albrecht J.-P. Dupuy Bill Joy Caroline Lucas 2000 2002 2005

30 2006 : Quatre rapports Français
CNE COMET CNRS AFSSET CPP

31 La question de la « nanotoxicité »

32 “Nanotoxicité” Noir de carbone 6 000 000 T Silice 300 000 T
TIO2 – ZnO: Milliers de tonnes Oxyde de cérium : Centaines de tonnes Nanotubes : Centaines de tonnes  Milliers de tonnes Base de données nanowerk.com = nanoparticules de 101 fournisseurs Le développement des nanomatériaux sera gouverné par : la plus value apportée l’évolution des connaissance sur leur éventuelle toxicité l’évolution des pratiques de recyclage

33 L’information

34 Aspects sociétaux Effets négatifs sur l’individu
Effets négatifs sur la santé et l’environnement Devenir/recyclage des matériaux Effet des ondes électromagnétiques ZDNET.fr ADEME Effets négatifs sur l’individu Perte de la vie privée (au niveau national et au delà) à des fins commerciales Pour des raisons de sécurité (patriot act) Aspects éthiques Complexité des systèmes Vulnérabilité des infrastructures Situations de dépendance vis-à-vis du fournisseur Perte de souveraineté Security solutions.com RFID WEBLOG Effets sur la société Création artistique Commerce Réseaux sociaux Jeu

35 Le cas des RFID Exemples d’usage Mouvements forts (surtout aux USA)
Les Radio Frequency Identification Devices Système émettant à un code barre électromagnétique Exemples d’usage Suivi de stock de l’usine au consommateur identification – sécurisation (Pass, badge, ..) Objets communicants Mouvements forts (surtout aux USA) Vie du tag après l’achat ? , …. Implantation de puces Projet de charte/ débat Avertir le consommateur Utilisation de données ?

36 Questions plus globales
Tendances Difficulté de pour la maîtrise de données personnelles Nombreux systèmes « communicants » Généralisation des informations géographiques Nouvelles questions Compromis entre confort, service et sphère privée Compromis entre sécurité et sphère privée Exemple: les fichiers d’empreintes génétiques …. Pas si nouvelles Téléphone cellulaire, cartes de crédit Valeurs variables avec l’époque Importance de: qui a le bénéfice de l’innovation confiance dans le promoteur, impression de contrôler, de décider (le téléphone et le relais) Un nouveau type de données ?

37 Convergence NBIC

38 Les applications militaires Jürgen Altmann, Military nanotechnology: Potential applications and preventive arm control » Retombées de recherches civiles (Matériaux, information Systèmes intelligents, gains en poids, stockage de l’énergie Capteurs (smart dust), logistique Systèmes autonomes: véhicules, munitions intelligentes (balles micro missiles) Blindages et accessoires légers (mais pas de miracle), camouflages actifs, Nanomédecine: Analyses médicales en temps réel, détection d’agression, soins, Interface cerveau – machine (rapidité, sens supplémentaires) Modification du comportement Recherches plus spécifiques Microrobotique (de centimétrique à submillimétrique) Hybrides bio-mécanique (« ratbots », insectes,…) Systèmes autorépliquants (spéculatif) Fabrications rapide d’armements Arme de destructions massives (humain ou matériel) US Army Soldier Systems Ctr Tokyo University

39 La Convergence NBIC Nano – Bio – Info – Cogno
millions protéines/cellule) 3 milliards de bases (génome humain) ) Biologie Technologies de L’information Nanosciences Milliards de transistors Neurologie Sciences de la cognition Milliards de neurones 10000 connections/neurone

40 Nouvelles questions (2)
Nouvelles technologies pour compléter l’humain ? Pallier des déficits (maladie, accidentel) Vision, audition, organe déficient Améliorer la vie (vaccins, lunettes, ..) Suprématie (pesonnelle, économique, militaire) : explicite Dopage Protection, amélioration des capacités → Avons-nous le choix ? L’homme augmenté et le transhumanisme 2. La santé: indicateur biologique de prédispositions - Démocratisation des tests

41 Que sont vraiment les nanotechnologies ?

42 Nanosciences et nanotechnologies: Une construction efficace
Ca n’est pas une discipline Unification de domaines variés autour d’une échelle de longueur (physique, chimie, biologie, semi conducteurs,….). “Description simple”, nouvelle image de la science (→ moyens financiers) Une « tradition »: discours de Feynman, jalons au 20 éme siècle Effet de mode mais utile : Favorise innovation Favorise la transdisciplinarité et les convergences science technologie Impacte les organisations (plates formes technologiques, réseaux,..) Autres exemples: Les systèmes complexes Fin du 19 ème siècle : zymotechnologie (agro alimentaire)

43 Nevertheless not a virtual domain. Organization around large clusters
Projects CEA/PRIME et ANR Nanobench (Delemarle, Kahane, Laredo, Mangematin, Rieu, Villard) Database of geolocalized publications + keyword analysis +50 % between 1998 and 2006 Average growth rate of « nano » publications + 11% /year since 1998 +471 % between 1998 and 2006 +105 % between 1998 and 2006 +77 % between 1998 and 2006 L. Villard et/ B. Kahane, LATTS version 2/4/08

44 Le rôle très fort de l’imaginaire

45 Le HYPE EU - Mai 2004: Parmi les applications des nanotechnologies,
on peut citer des "nanorobots" de taille atomique pouvant être injectés dans le corps pour soigner des maladies EU - Mai 2004: (Only in French version !) Nanotech applications include atomic size nanorobots which can be injected inside the body to treat John Burch Foresight institute

46 Des représentations variées
dans la vie de tous les jours Sport et santé: 502 produits Maison et jardin: 91 produits Nourriture: 80 produits Electronique : 56 produits Développement durable Nano medecine Competitivité Innovation Nano robots, NBIC Vie artificielle

47 Finalement rien de “nano” à l’intérieur
Nano = image ambiguë Zelens® Fullerene cream Lifepack nano ® by PHARMANEX ® MAX NANO (Protech Sport) Traitement carrelage SdB (Kleinmann) 97 personnes atteintes de troubles respiratoires (6 œdèmes pulmonaires) Largement médiatisé Finalement rien de “nano” à l’intérieur wuerttemberg.de/

48 Regroupement de domaines scientifiques mais aussi regroupement des questionnements associés
Toxicité, risque Petit , invisible, Ethique Manipulation de l’homme , Puces implantées Controle des individus “Nano” = marque efficace Tout produit “nano” est associé à des questionnements variés ETC Group Vie privée, libertés RFID, puces invisibles Aspects positifs: moyen d’établir un dialogue science société Mais aussi une tendance avérée: faire des nanos un objet de débat spécifique règlementation spécifique, des débats spécifiques..

49 2006 – 2007: Deux conférences citoyens
Ile de France et aussi EPE/APPA 2006 – 2007: Deux conférences citoyens 16 personnes choisies au hasard sessions de formation Audition de témoins, délibération  Recommandations Cité des sciences 2007: Débats - Cahier d’acteurs Questions aux industriels, aux acteurs de la recherche Exposition Photo Dominique Champion Vivagora 2006: Nanomonde and Nanoviv France Cycles de 6 debats – Ouvert Puhblic + experts identifiés dans la salle  Recommendations

50 De l’imprédictibilité de l’effet d’une découverte
Une tendance forte: croire en un lien fort entre découverte et application Bells Lab /photo/438908 photo/762156 e commerce Contenus auto produits Mondes virtuels multiutilisateurs Propriété artistique Presse et média Internet Informatique Transistor Physique du solide Couplage/combinaisons de découvertes Couplage avec des besoins Couplage avec des logiques économiques