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Nanotechnologies : risques, bénéfices, imaginaire
L. Laurent
Fondation Digiteo-Triangle de la Physique, responsable
scientifique du projet Campus de Saclay
Poitier, le 10 mars 2010
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Qu'est ce ?
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Les échelles de longueur
Chat~ 0.5 m
Fourmi1000 mCheveu
50 m
Globules~ 2-5 m
proteines20 nm
Atomes 0.1 nm
nanomètre micromètre millimètre mètre
3 mm par mois1 nm par seconde
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Echelle de longueur. Pourquoi ? Milli-technologies Nano-technologies
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Techniques de fabrication: bilan actuel
Microélectronique
Ensemble de techniquesConcepts du monde « macro»
• Gravure,
• Dépôt
• Dopage,
• Traitements de surface
• en extension
Systèmes complexes
Le vivant(biotechnologies)
Naturellement « nano »
• structures
• énergie
• Information
Autres techniques
Partiel ou « subi »
• Auto organisation
• Dépôt
• Chimie
Matériaux
Microélectronique
Ensemble de techniquesConcepts du monde « macro»
• Gravure,
• Dépôt
• Dopage,
• Traitements de surface
• en extension
Systèmes complexes
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Ce qui fait la plus value du « concept » nano
Concepts communs: « objet unique, moteurs ,..»
Méthodes: mesures, simulation, microfabrication
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Une histoire rétro active
1900 1950 2000
L’atome
Ernst Ruska
Jean Perrin
Le microscope électronique
Structure de l’ADN
R.Feynmann
E. Drexler
H. Rohrer G. Binig
S. Ijima
F. Crick, J. Watson, M. WilkinsR. Franklin
Nanotube
Microscope tunnel
Assembleurs
Le discours
NNI
Gelée grise
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Industrie
1) 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
Très fort impact sur les applications
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1992: 108 bytes 1 mètre de livres5 mn de vidéo 2 h de son (MP3)
2005: 1011 bytes 1 kilomètre de livres80 h de vidéo2,5 mois de son MP3
2020: 1013bytes ?100 kilomètre de livres1 an de vidéo20 ans de son MP3
La gestion de la mémoire
Sur 50 cm2
1990 2000 2010 2020
Internet = 1021 bytes
Gestion de la mémoire- Pérennité
-Des données -De l’information
- Nouveaux usages
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Pour quoi faire ?
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Cycles de Schumpeter
http://www.mega.nu:8080/ampp/corporate2_img/schumpeter.gif
HydrauliqueTextile Fer
VapeurRailAcier
ElectricitéChimieMoteurs
PétrochimieElectroniqueAvion
Numérique
60 ans 55 ans 50 ans 40 ans 30 ans
18451785 1900 1950 1990 2020
Techno. Vertes ?
Equipement des foyers
Consommation
Révolution industrielle Les trente glorieuses
Société de la connaissance
Urbanisation
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Entreprises concernées par l’échelle nano
Entreprisesidentifiée
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
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.
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Asie 32% des publications+ 272 % de 1998 à 200630% des brevets 60 grosses firmes impliquées
USA 23 % des publications+ 130 % de 1998 à 200655 % des brevets80 grosses firmes impliquées
Europe33% des publications+ 116 % de 1998 à 200615 % 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
• Trois gros blocs• Forte concentrations • Taux de croissances importants
Paysage « nano » mondial
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Les matériaux
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Nanomatériaux
Effet Lotus Coupe Lycurgus
Polymères modifiés
Anti bactérien
Economies en matières premières
-Remplacer les éléments rares (In, Eu, Ga, Pt, Li,...)
- Matériaux recyclables dans l’environnement
Gecko artificiel A. Geim
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Pascaline (1640)
Le calcul et les technologies de l’information
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Loi de Moore Évolutions en cours
• 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
1,00E+03
1,00E+05
1,00E+07
1,00E+09
1,00E+11
1960 1970 1980 1990 2000 2010
1971: 40042300 transistors10 m
2008: Tuckwila2 milliards transistors0,065 m
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Une évolution forte et non achevéeUne évolution forte et non achevée
InternetOrdinateur central
Ordinateur personnel
Réseau global des objets ?
Sans fil
Objets « intelligents »
1960 1980 2000 2020
Haut débit
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Le vivant
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Nanomédecine - Santé
• Vectorisation de médicaments– Encapsulation, furtivité – Reconnaissance moléculaire
• Instrumentation et analyses-Reconnaissance moléculaire-Instrumentation in vivo
Caméra ingérableGiven imaging
Nanobiotix
Agilent Technologies
U. Michigan
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DE LA SCIENCE A LA FICTION
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La fabrication exponentielle: La fabrication exponentielle: questions associées 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
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Débats
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Questionnement Questionnement «« nano nano »» et et plus gplus géénnééralral
2000 2002
Bill Joy
Caroline Lucas
Greenpeace
Katherine Albrecht
J.-P. Dupuy
2005
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La protection de la vie privéeLa 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,
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L’humain et le progrés technologiqueL’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 ?
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“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
« Anciennes» applications : silice, noir de carbone, dioxyde de titane pneumatiques, photographie argentique, catalyse, cosmétique,…
Nouvelles applications: Dioxyde de titane, argent, nanotubesObjets bactéricides, auto - nettoyants, nouveaux matériaux
Base de données nanowerk.com = 1 444 nanoparticules de 101 fournisseurs
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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)
Tip-top-upHuile active canola
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,…
2929
Nanoparticule: P
etit, in
visible
Méconnaiss
ance des r
isques Manipulation de l’humain,
puces implantées
Puces invisibles
“Nano
Impact ? Spécificité des nanotechnologies ou simple juxtaposition ?
Biotechnologie, médecine
données de santé, Matériaux, chimie
Toxicité, risque, pollution
Ethique
Vie privée
Contrôle des données personnelles Surveillance
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Conclusion
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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