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Nanosciences et Nanotechnologies Quest ce quun nanomètre ? Le Nanomonde Structuring with single atoms Source: Institut f.r Experimentelle und Angewandte.

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1 Nanosciences et Nanotechnologies Quest ce quun nanomètre ? Le Nanomonde Structuring with single atoms Source: Institut f.r Experimentelle und Angewandte Physik, Universit.t Kiel

2 Plan de lexposé Quest ce que le nanomètre? Quest ce que le nano-monde? Contexte scientifique et technique Nanosciences et nanotechnologies dans le monde Nanosciences et nanotechnologies : quelles retombées? Quelques exemples

3 Echelle du Nanomonde

4 Les grandes étapes de la technologie et de lindustrie Précision des procédés (en m) , Définition du nano-objet Une dimension au moins est nanomètrique Ex: boites quantiques, molécules….. Contrôle à léchelle du mm Première révolution industrielle à la fin du XIXème Siècle Drilling machine of Wilkinson (1774) 1270 mm hole with accuracy of 1 mm Contrôle à léchelle du m Développement de la microélectronique au milieu du XXème siècle Contrôle à léchelle du nm Troisième révolution industrielle au début du XXIème siècle? Jack Kilby first integrated circuit (1958) Nanotubes de carbone Années

5 Invention du circuit intégré Inventé en 1958 par Jack Kilby (en fait technologie planaire) (prix nobel en 2000)

6 Evolution des calculateurs

7 Pentium transistors puce de 2cm*2cm*1mm boîtier 5cm*5cm*1cm qq. 100 connexions

8 Nanosciences et Nanotechnologies Electronique et communication

9 Chiffres daffaire comparés

10 transistor Contexte scientifique et technique Deux approches convergentes : Lapproche « top-down » Celle de la microélectronique Réalisation de composants nouveaux, présentant des effets physiques nouveaux et propriétés nouvelles, spécifiquement liés à leur taille nanométrique. (ex: têtes de lecture à magnétorésistance géante, nanotubes pour écrans plats…) Lapproche « bottom- up » Celle de la chimie et biologie Ingénierie de molécules ayant des fonctionnalités nouvelles, auto- assemblage, biomimétisme Biopuce à ADN Puce

11 Source : Pour la Science Nanosciences et Nanotechnologies Chimie et matériaux

12 Source : Pour la Science Contrôle à léchelle de latome Nanosciences et Nanotechnologies Chimie et matériaux

13 Une croissance sans précédent des budgets consacrés aux nanosciences et nanotechnologies aux États-Unis, au Japon, en Europe M$ 422 M$ 604 M$ 710 M$ 245 M$ 465 M$ 750 M$ 1000 M$ 200 M$ 225 M$ 400 M$ 850 M$ Etats-Unis Japon Europe Nanosciences et Nanotechnologies dans le monde

14 Worldwide public and private expenditures in 2004 for Nanosciences and Nanotechnologies

15 Eu absolute public expenditure in 2004 (Nanosciences and Nanotechnologies)

16 Nanosciences: étude fondamentale des propriétés des nano-objets, nanostructures, nanosystèmes et des phénomènes nouveaux observés à léchelle atomique ou moléculaire Nanotechnologies: utilisation et contrôle à léchelle nanométrique de ces propriétés en vue dapplications spécifiques Domaine en croissance rapide Nanosciences et Nanotechnologies dans le monde

17 Bibliometry

18 Nano-biosciences- Publications ( )

19 Materiaux (matériaux nanostructurés, matériaux composites, matériaux chargés, catalyseurs...) Nanosciences et Nanotechnologies Quelles applications? Electronique et communication (réduction des tailles et augmentation de la puissance de calcul, écrans plats...) Développement durable (nanosources dénergie, traitement de leau & nanofiltres...) Pharmaceutique, biotechnologie, santé (thérapie cellulaire, diagnostic in vivo, domotique, biopuces...) Automobile, aéronautique et espace (peinture insalissable, plastiques ininflammables, verres auto- nettoyantstextiles autoréparables, capteurs, matériaux résistants et légers...) Défense et Sécurité (détecteurs et correcteurs d'agents chimiques et biologiques …)

20 Nanosciences et Nanotechnologies Electronique et communication Mémoires haute densité Enregistrement de données avec des médias utilisant les nanocouches et les points quantiques, spintronique, … Dispositifs rapides Vitesses de traitement et capacités d'enregistrement accrues et moins coûteuses… Nouvelles architectures de circuits Dispositifs nanofabriqués, circuits hybrides, nano-opto- électronique, circuits de plus grande densité dintégration et plus faible dissipation thermique… Nouveaux protocoles de communication Cryptograhie quantique, technologie sans fil… Nouveaux dispositifs Écrans plats, spintronique, électronique moléculaire…

21 Transistor moléculaire hybride, obtenu en déposant par peignage moléculaire un nanotube de carbone sur un circuit à 4 électrodes séparées par 100 nm. L'objectif de cette recherche est de réaliser des nano-composants électroniques utilisant un seul nanotube de carbone. CNRS Photothèque / ONDARÇUHU, Thierry Nanosciences et Nanotechnologies Electronique et communication Source : Pour la Science Nanotubes de carbone Source : Pour la Science

22 Guides optiques Nanosciences et Nanotechnologies Electronique et communication IRCOM LPN-CNRS 6 microns LPN-CNRS Nanosources photoniques Nanosystémes photonique © S. David/CNRS Photothèque

23 Nanosciences et Nanotechnologies Pharmaceutique, biotechnologique, santé Nanobiomatériaux et nanomatériaux biomimétiques Biomolécules uniques et assemblages biomoléculaires, matériaux de remplacement biocompatibles… Compréhension du monde vivant Analyse de processus à léchelle nanométrique in vivo, utilisation de nanoparticules fonctionnalisées et ciblables, de nanosondes,... Manipulation et nano- fluidique Nano-instrumentation, nanovecteurs biomoléculaires, nanocapteurs,…

24 Source : Pour la Science Nanosciences et Nanotechnologies Pharmaceutique, biotechnologique, santé

25 Source : M. Dahan - LKB Image de récepteurs de la glycine dans des neurones Réseau de nanotubes issus dune vésicule géante en microscopie de fluorescence.

26 Les Nanosciences et les Nanotechnologies caractère pluridisciplinaire et fédérateur très marqué Des compétences Pluridisciplinaires Des installations techniques délaboration et de caractérisation salles blanches, plates-formes Technologiques © CNRS Photothèque / Jérôme Chatin Physique Chimie Biologie Métrologie Modélisation multi-phénomèness à plusieurs échelles Traitement du signal Architectures ……. Contexte scientifique et technique

27 Questions en lien avec le développement des nanosciences et des nanotechnologies Lutilisation de nano-objets, nanocomposants, nanosystèmes est à lorigine de réflexions nouvelles sur la mesure, la définition de normes. Le développement des nanosciences et des nanotechnologies soulève un certain nombre de questions, dordre éthique ou sociétal. Extrait de Nanosciences : nouvel âge d'or ou apocalypse ? L. Laurent et J.-C. Petit du Drecam. Contexte scientifique et technique


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