BERRIER Amaury CAILLAUD Alain ISTIA - EI2 2012-2013

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Les nanotechnologies

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Sommaire• Introduction• La nanotechnologie• Carte heuristique• Les laboratoires de recherches Français• Les laboratoires de recherches étrangers• Les applications militaires• Les applications alimentaires• Les applications en électronique• Les applications dans la médecine• Vocabulaire• Nous aurions aussi pu aborder...• Conclusion• Bibliographie

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Introduction• Les nanotechnologies est un sujet scientifique que l’ont

entend de plus en plus, que ce soit dans les revues scientifiques ou tout simplement dans les journaux télévisés. Les possibilités que peut offrir la recherche sur les nanotechnologies sont énormes, elles ont des applications dans beaucoup de domaines, c’est ce que nous souhaitions découvrir.

• Nous avons choisit d’aborder ce sujet d’un point de vue de futur ingénieur, nous aborderons donc uniquement les recherches et les applications possibles (réalisés ou simplement en projet). Nous éviterons donc de parler de l’impact sur la société ou des réactions militantes.

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La nanotechnologie

• Qu’es ce que c’est ?

Domaine de la science dont la vocation est l'étude et la fabrication de structures (appelées nano-objets) dont les dimensions sont comprises entre 1 et 1 000 nanomètres (nm).

Larousse

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La nanotechnologie• Dans quel but ?

• Miniaturiser• Réduire des couts• Exploiter des propriétés différentes

• Comment ?• Voie descendante :

Optimiser les techniques pour mieux miniaturiser.

• Voie ascendante :Assembler atome par atome pour faire un objet.

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Carte heuristique

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Les laboratoires de recherches Français

- Institut des nanotechnologies de Lyon

- Laboratoires Nanotechnologies Nanosystèmes

- Laboratoire de physique et Chimie des Nano-objets INSA Toulouse

- Laboratoire de Nanotechnologie et d'Instrumentation Optique (LNIO)

INL Lyon

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Les laboratoires de recherches étrangers

• Micro Nanotechnology Laboratory

• Nanotechnology Research Labs

• Nanotechnology Characterization Laboratory

• Pacific Northwest National Laboratory

PNNL

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Les applications militaires• Un robot volant : Le Frelon bionique

• Lien article "Frelon bionique"

• La nanotechnologie s’insère jusque dans les recherches militaires, par exemple avec l’idée de réaliser un robot de la taille d’un frelon de manière à neutraliser des ennemies difficilement atteignable, «comme des soldats équipés de lance-roquettes », selon le quotidien Yedioth Ahronoth.

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Les applications militaires suite• L’armure « intelligente », une veste militaire légère et fonctionnelle

qui durcit au contact des projectiles (Interceptor Body Armor)• Un spray imperméabilisant universel.• Des membranes intelligentes capables de filtrer poisons et virus et

d’alerter de leur présence. • Les micros capteurs, capables de détecter les radiations

électromagnétiques, les signatures acoustiques, sismiques ou infrarouges. Ainsi que les radiations d’armes ou d’industries nucléaires, ou les émanations d’armes ou d’industries chimiques ou biologiques.

• Des micro-turbines, batteries, « supercapacitors » et systèmes hybrides rechargeable par énergie solaire, micro-onde ou infrarouge.

• Des systèmes de détection de cible, filature, marquage et suivi de cible, capteurs auxiliaires pour radar à longue portée.

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Les applications alimentaires

Supplément Panorama du médecin

N°5204

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Les applications alimentaires• Encapsulation : l’encapsulation sous forme nano

particulaire fait l’objet de recherche et de développement, dans le champ des arômes notamment mais aussi de divers nutriments, à des fins de contrôle de la libération dans l’aliment ou l’organisme.

• Les compagnies de nanotechnologie travaillent à améliorer l’apparence et le gout des aliments grâce à des couleurs mises au point par nanotechnologie, à retirer ou neutraliser les matières grasses et sucres contenus par nanomodification, ou encore à améliorer leur « consistance en bouche ».

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Les applications alimentaires• Thé vert : une entreprise chinoise

commercialiserait un thé, présenté comme riche en sélénium et fabriqué selon un procédé breveté, qui permettrait la formation d’une poudre de thé de granulométrie inférieure à 100 nanomètres. Ce produit revendique une meilleure biodisponibilité des substances bénéfiques pour la santé présentes dans le thé.

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Les applications alimentaires• Dans le domaine de l’emballage et de la conservation des

aliments, ces applications sont multiples. L’utilisation de nanoparticules dans les matériaux au contact avec les denrées alimentaires peut leur conférer des propriétés particulières : renfort, solidité, effet de barrière, protection UV...

• Des chercheurs du MIT de Boston ont élaboré un capteur composé de dizaines de milliers de nanotubes de carbone dont l'intérêt est qu'il détecte le niveau d'éthylène émis par les fruits quand ils mûrissent. Ce capteur est très précis, et surtout, bien moins cher et plus petit que les dispositifs de surveillance existant. De quoi mieux surveiller les stocks de fruits et légumes.

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Les applications en électronique

Image : Commissariat à l'énergie atomique 2005

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Les applications en électronique

• Nokia Morph Concept

Morph est un concept de Nokia en partenariat avec l’université de Cambridge, il s’agit d’un téléphone pouvant prendre la forme d’une tablette ou encore de montre... A travers ce concept, Nokia regroupe la plupart des évolutions que permettront les nanotechnologies en électronique tel que :

- Miniaturisation des transistors- Modification des structures

physiques- Nano capteurs- Nano fil photovoltaïque- Surface auto nettoyante- Matériaux très résistant- Electronique transparente

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Les applications en électronique

• HzO est une technologie qui protège l'électronique de l'eau, l'humidité et autres liquides. Il s’agit d’un nano-film repoussant l’eau et permettant ainsi de rendre un téléphone waterproof de manière invisible pour l’utilisateur.

• Lien article• Lien vidéo

Projet HzO

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Les applications dans la médecine• Les nanoshells:Les nanoshells sont des particules de 135 nm (recouvertes en or) permettant d’ éradiquer des cellules cancéreuse Sans pour autant provoquer des dommages aux autres cellules en bonnes santé . Les nanoshells se fixent sur les tumeurs (grâce aux anticorps). Enfin des rayonnement IR sont appliqués sur la tumeur pour la faire chauffer jusqu’à plus de 70°C: ce qui la tue.

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Les applications dans la médecine• Les nanoparticules d’oxyde de fer:

Les nanoparticules d’oxyde de fer sont enrobées de silice et recouvertes à la fois d’un polymère qui les rend invisibles au système immunitaire et de molécules dont raffolent les cellules cancéreuses. Elles sont injectées à proximité des cellules cancéreuses puis pénètrent à l’intérieur ces dernières qui veulent absorber les molécules constituant leur enveloppe. Des ondes électromagnétiques sont alors appliquées au niveau des tumeurs et mettent en mouvement les nanoparticules, ce qui tue la cellule.

Visionner la vidéo

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Les applications dans la médecine• Les nanorobots:

Grâce aux propriétés du nanotube de carbone (sa conductivité, sa solidité et sa petite taille) il devient possible d'envisager de nouveaux robots nanoscopiques. Des nanorobots: 10 fois plus petits que les cellules permettant ainsi d’ouvrir de nouveaux horizons pour la science. Par exemple sont attendus des nano-destructeurs de virus , des nano-réparateurs de cellules ou encore des nano-nettoyeurs de cholestérol.

L’image ci contre est un projet fait par des scientifiques permettant de contrôler un nanosonde à partir d’un ordinateur pour faire des opérations chirurgicales.

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Les applications dans la médecine• Les muscles artificiels:

Les nanotubes multiparois sont constitués de plusieurs feuillets dont au moins un est conducteur, ce qui lui permet de se comporter comme un métal. Sous l’influence du courant, les nanotubes modifient leur allongement et se contractent. Lorsque le nombre d’électron est excédentaire, le nanotube s’allonge et lors d’un manque d’électron, il se raccourcit: le nanotube est un muscle artificiel parfait. En assemblant plusieurs milliards de nanotubes, on peut ainsi créer un muscle à l'échelle macroscopique.

• Exemples d’applications:- Robot servant à la sécurité- Robot aidant les personnes agées

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Vocabulaire

Francais Anglais

nanotechnologie nanotechnology

manomètre manometer

miniaturisation miniaturization

molécule molecule

nano-objet nanoobject

mécanique mechanical

optique optical

biologie biology

électronique electronic

transistor transistor

robot robot

nanotube nanotube

fullerène fullerene

nanoparticule nanoparticle

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Nous aurions aussi pu aborder :

• Les films de science fiction sur le sujet

• Les recherches sur la dangerosité potentiel des nanotechnologies

• Les mesures prises par chaque état pour se renseigner sur les potentiels risques pour la santé

• Les associations contre la nanotechnologie

• Les dépenses par état consacrés à ces recherches

• Etc…

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Conclusion• Pour conclure tout d’abord sur le sujet, nous dirions que

les nanotechnologies est un sujet extrêmement vaste, même en se limitant à ses applications, il reste énormément de découvertes et applications que nous ne connaissons sans doute pas encore. Et nous aurions aussi pu parler des réactions et méfiance contre cette nouvelle technique, ce que nous n’avons pas fait.

• C’est quelque chose qui est à la fois un avantage comme un inconvénient dans un sujet comme le notre. Avantage car nous étions sur de trouver des choses, inconvénient, car cela demandait de réfléchir, par où commencer les recherches ? Où s’arrêter pour ne pas être envahit ?

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Conclusion• Nous avons eu des difficultés à utiliser Diigo, il ne fonctionnait pas

dans les salles de TPs.

• Nous avons aussi du prendre du temps à utiliser netvibe, nous ne connaissions pas tout les widgets au début, du coup nous cherchions au départ comment insérer une page web ou encore un simple lien par exemple. Il nous a donc fallu un peu de temps de prise en main au début du projet.

• Sinon, nous avons dans l’ensemble réussi à nous partager le travail, nous nous sommes répartis les taches afin d’éviter d’être à deux sur le même livrable, ou alors pas en même temps. Cela nous permettait de travailler sur deux points en même temps. Par contre cela nous imposait d’échanger régulièrement nos travaux afin de s’assurer mutuellement que nous travaillions dans la même direction.

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Bibliographie• Approche électronique | Techniques de l'Ingénieur • Nanotechnologies et nanomatériaux pour la construction - Bâtiment et milieu urbain | Techniques de l'Ingén

ieur

• Quelques grands domaines d’application | Techniques de l'Ingénieur • Produits issus des nanotechnologies dans l’alimentation humaine et animale | Techniques de l'Ingénieur • Nanotechnologie • Un test de dépistage en or - Techniques de l'Ingénieur • Nanoélectronique : un enjeu stratégique | Techniques de l'Ingénieur • Produits issus des nanotechnologies dans l’alimentation humaine et animale | Techniques de l'Ingénieur • Dossier > Les aliments qui changent de goût • Dossier > Ordinateurs futuristes : circuit moléculaire et point quantique • Dossier > Matériaux auto-réparants et auto-nettoyants • Dossier > L’incroyable nanotube de carbone • Dossier > La médecine régénérative • Nanotech Europe - Budapest, Hungary, from 30th May to 1st June 2011 • Nanotechnology Companies | www.Nanotechnology.com • La nanotechnologie vue sous l'angle militaire • MetAir Portable Power Systems | Advanvanced Zinc-Air Battery Systems | QuantumSphere, Inc. • nanotechweb.org homepage • Nanotechnology Made Clear - Nanotechnology applications, companies, labs and more. • Nanotechnology - Applications, Uses and Future • Nanotechnology – the new threat to food | Nanotechnology Project - Friends of the Earth • Notre moteur de recherche