Nanotechnologies : risques, bénéfices, imaginaire Poitier, le 10 mars 2010 Nanotechnologies : risques, bénéfices, imaginaire L. Laurent Fondation Digiteo-Triangle de la Physique, responsable scientifique du projet Campus de Saclay

Qu'est ce ?

Les échelles de longueur 3 mm par mois 1 nm par seconde 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

Echelle de longueur. Pourquoi ? Milli-technologies Nano-technologies

Techniques de fabrication: bilan actuel Microélectronique Ensemble de techniques Concepts du monde « macro» Gravure, Dépôt Dopage, Traitements de surface en extension  Systèmes complexes Microélectronique Ensemble de techniques Concepts du monde « macro» Gravure, Dépôt Dopage, Traitements de surface en extension  Systèmes complexes Autres techniques Partiel ou « subi » Auto organisation Dépôt Chimie  Matériaux Le vivant (biotechnologies) Naturellement « nano » structures énergie Information

Ce qui fait la plus value du « concept » nano Concepts communs: « objet unique, moteurs ,..» Méthodes: mesures, simulation, microfabrication

Une histoire rétro active NNI R.Feynmann Le discours E. Drexler Ernst Ruska S. Ijima Le microscope électronique Assembleurs Nanotube F. Crick, J. Watson, M. Wilkins R. Franklin Jean Perrin L’atome Structure de l’ADN H. Rohrer G. Binig Gelée grise Microscope tunnel 1900 1950 2000

Industrie Procédés pre - existant indépendamment de la démarche «nano» catalyse, Matériaux et traitement de surface, Cosmétique Agro alimentaire Intégration de procédés démarche «nano» dans des produits existants Environnement (photocatalyse, adsorption, dépollution), Énergie (cellules photovoltaïques, batteries, ..) Médecine 2) Industries avec une « roadmap » Microélectronique qui devient la nanoélectronique, Disques magnétiques, mais aussi mécanique, fluidique 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) Très fort impact sur les applications

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 1990 2000 2010 2020

Pour quoi faire ?

Révolution industrielle Société de la connaissance Cycles de Schumpeter Urbanisation Equipement des foyers Consommation Révolution industrielle Les trente glorieuses Société de la connaissance Hydraulique Textile Fer Vapeur Rail Acier Electricité Chimie Moteurs Pétrochimie Electronique Avion Numérique Techno. Vertes ? 1785 1845 1900 1950 1990 2020 60 ans 55 ans 50 ans 40 ans 30 ans http://www.mega.nu:8080/ampp/corporate2_img/schumpeter.gif

Entreprises concernées par l’échelle nano Il n’y a pas d’industrie « nano » mais une diffusion du sujet dans tous les secteurs. - Grosses entreprises très présentes (électronique, chimie, matériaux,…) Start-up sur des sujets « pointus » PME Sur les 1200 firmes effectuant le plus de recherche dans le monde telles qu’identifiées par le département du commerce et de l’industrie anglais. Entreprises identifiée Dont intéressées par l’échelle nano. Soit Electronique/informatique/Telecom 471 248 53% Santé 206 112 55% Matériaux/chimie/ingénierie/transports 433 307 71% Nourriture/élecroménager… 72 37 51% Services, autres 49 6 12% 1231 710 58 % Source: Laredo – Kahane – Delemarle - Villard

Paysage « nano » mondial Trois gros blocs Forte concentrations Taux de croissances importants Asie 32% des publications + 272 % de 1998 à 2006 30% des brevets 60 grosses firmes impliquées USA 23 % des publications + 130 % de 1998 à 2006 55 % des brevets 80 grosses firmes impliquées Europe 33% des publications + 116 % de 1998 à 2006 15 % des brevets (FR 2,7%) 40 grosses firmes impliquées Projets CEA/PRIME et ANR Nanobench (Delemarle, Kahane, Laredo, Mangematin, Rieu, Villard) Source: Laredo – Kahane – Delemarle - Villard

Les matériaux

Nanomatériaux Economies en matières premières Anti bactérien Gecko artificiel A. Geim Effet Lotus Coupe Lycurgus Economies en matières premières Remplacer les éléments rares (In, Eu, Ga, Pt, Li,...) Matériaux recyclables dans l’environnement Anti bactérien Polymères modifiés

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

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 (45 - 32 - 22 - 16 nanomètres ) Systèmes multicoeurs ( gain en performance = parallélisme des traitements) More than Moore: diversification des possibilités Composant hyperfréquence, optiques, capteurs, MEMS Intégration hétérogène

Une évolution forte et non achevée Réseau global des objets ? Objets « intelligents » Haut débit Ordinateur personnel Sans fil Ordinateur central Internet 1960 1980 2000 2020

Le vivant

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

DE LA SCIENCE A LA FICTION

La fabrication exponentielle: questions associées Développement hors contrôle de nanorobots auto répliquants → Systèmes formels (Von Neuman, virus informatiques) → Gelée grise En 2003, intervention du Prince Charles, amplifiée par la presse Rectificatif du prince Charles en 2004 Débat scientifiques en 2003 (E. Drexler – R. Smalley) C’est déja arrivé (apparition de la vie) ! Faisabilité (« hors biologie ») Cela peut il exister, en milieu sec Peut on le concevoir Peut on le fabriquer Source d’énergie Question pour le moins à long terme Mais …. La convergence avec le vivant C. Venter

Débats

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

La protection de la vie privée Les étiquettes électroniques Identification de produits Vie du tag après l’achat ? → Profilage de clients, espionnage → Recoupement de données insignifiantes La puce espion Smart dust Internet des objets La puce implantée Etre branché (piercing), domotique Suivi de patients (autorisé par la FDA en 2004) Sécurité (paiement, accès, kidnapping,

L’humain et le progrés technologique Utiliser les nouvelles technologies pour compléter l’humain : Pallier des déficits, améliorer la vie Vision, audition, organe déficient Santé, capacités (mentales, physiques) Interface avec machines l’Homme augmenté → Dopage, chirurgie Le transhumanisme Indicateur biologique de prédispositions Nouveaux dilemmes ?

“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 = 1 444 nanoparticules de 101 fournisseurs « Anciennes»   applications : silice, noir de carbone, dioxyde de titane pneumatiques, photographie argentique, catalyse, cosmétique,… Nouvelles applications: Dioxyde de titane, argent, nanotubes Objets bactéricides, auto - nettoyants, nouveaux matériaux

Utilisations plus polémiques ... Zelens Fullerene C-60 Face Cream Zelen Fullerene C-60 Day Cream, as the name implies, incorporates nanoscale Fullerene C-60. It turns out that the material has remarkable antioxidant properties. £150 ($250) Nano food Alicaments The superior benefits of our patented N DS technology is to introduce Nanodroplets of pure nutrients into the body in a manner which allows over time, more rapid, uniform and complete absorption than pills,… Tip-top-up Huile active canola

Toxicité, risque , pollution Impact ? Spécificité des nanotechnologies ou simple juxtaposition ? Toxicité, risque , pollution Ethique Biotechnologie, médecine données de santé, Matériaux, chimie Nanoparticule: Petit, invisible Méconnaissance des risques Manipulation de l’humain, puces implantées “Nano Puces invisibles Contrôle des données personnelles Surveillance Vie privée 29

Conclusion

Une construction efficace mais floue Ca n’est pas une discipline: “Description simple et efficace”, nouvelle image de la science Effet de mode mais utile : innovation, transdisciplinarité, impacte les organisations Des réalités industrielles contrastées : «Technologie diffusante » qui augmentent la valeur sans être au cœur du produit   Des industries avec une feuille de route : micro électronique, mémoires,… Des bénéfices et des risques (comme toute autre innovation) Poids de l’imaginaire...bien au delà du périmètre des nanotechnologies Lego moléculaire, les post – humain, sociétés utopiques ou invivables