Les Entretiens des Civilisations Numériques

De quoi s'agit-il ?

Les nanosciences et les nanotechnologiques désignent les recherches visant à la compréhension et la manipulation (ou la production) de la matière à une échelle située entre 1 et 100 nanomètres. Pour situer la dimension dont il s'agit, le diamètre d'un cheveu mesure à peu près 20 000 nanomètres… L'important n'est cependant pas la taille, mais le fait qu'à cette échelle, il se passe beaucoup de choses qui n'ont pas cours à l'échelle macroscopique :

• A l'échelle nanométrique, la matière ne se comporte pas comme nous en avons l'habitude. Plus précisément, certains phénomènes (quantiques notamment) «masqués» à grande échelle, deviennent dominants. Conséquence : des substances opaques deviennent transparentes, des matières inertes deviennent des catalyseurs, l'or jaune devient rouge, le silicone cesse d'être isolant. Il devient ainsi possible de rechercher des effets physiques, magnétiques, optiques… jusqu'alors inatteignables.
• Cette échelle est celle des molécules, celles de la matière inerte ou des organismes vivants. Par conséquent, les différences entre la physique et la science de matériaux, la chimie et même la biologie, s'estompent. Ces disciplines utilisent les mêmes outils. Les assemblages auxquels elles s'intéressent ou qu'elles cherchent à produire font appel aux mêmes réactions mécaniques, chimiques ou électriques. A cette échelle, en particulier, les modes de fabrication traditionnelle «par le haut» (on taille, grave, réduit un matériau existant) cèdent la place aux approches «par le bas» (on assemble des composants de base, atomes ou molécules – ou plus précisément, aujourd'hui, on les aide à s'auto-assembler, comme ils le font dans la nature, en tentant de guider le processus) qui sont le propre de la chimie… ou de la vie.
• Dans ce domaine plus que dans beaucoup d'autres, il est difficile de distinguer la science de la technique. Les outils qui permette d'explorer la matière à cette échelle sont les mêmes que ceux qui permettent de la manipuler (c'est même l'une des caractéristiques des objets quantiques, dont l'état n'est pas indépendant de leurs conditions d'observation). Et par ailleurs, les espérances placées dans les nanotechnologies incitent les entreprises à investir lourdement dans la recherche, même de long terme (la moitié des budgets de R&D nanotechnologiques dans le monde est privée), ce qui oriente cette recherche vers ses applications et conduit beaucoup de découvertes à être brevetées – autre convergence de fait avec l'informatique et les biotechnologies.
• Parce que pour servir à quelque chose, des objets aussi petits doivent s'agencer dans des dispositifs à taille humaine, les nanosciences convergent aussi avec les sciences de la complexité, à commencer par celles qui s'intéressent au fonctionnement du cerveau, ou des systèmes vivants. Le «C» (cognition) de l'acronyme NBIC vient de là.

Où en sont les nanotechnologies ? Le «projet» nanotechnologique date déjà de près de 50 ans. Le prix Nobel de physique Richard Feynman a, le premier, fixé un objectif proche du nanomètre dans une conférence de 1959 intitulée «Il y a plein de place au bas de l'échelle». Le Japonais Norio Taniguchi aurait le premier proposé le terme «nanotechnologies» (1974), que le scientifique-militant Eric Drexler a popularisé au début des années 1980. Les développements concrets ont été rendus possibles par la création dans les années 1980 des microscopes à effet tunnel et (déjà par une entreprise informatique, IBM), du microscope à force atomique. Les «pointes» de ces microscopes (qui ne «voient» pas la matière à l'aide d'instruments optiques, mais l'analysent et la restituent sous forme informatique) servent à la fois à observer et à manipuler les particules. Les premiers matériaux de base productibles et utilisables à une échelle industrielle datent de la fin des années 1980 : il s'agit des «fullerenes», minuscules billes de carbone, et des nanotubes de carbone – des fils à la fois très fins et légers, extrêmement résistants et flexibles, et très bons conducteurs de chaleur ou d'électricité. De nombreux autres matériaux les ont depuis rejoints, mais les nanotubes demeurent le principal matériau de base des nanotechnologies industrielles d'aujourd'hui. Car il existe déjà, aujourd'hui, un grand nombre de produits incorporant des nanotechnologies : des raquettes et des balles de tennis plus réactives et durables, des crèmes solaires plus protectrices et résistantes, des tissus infroissables et des revêtements muraux qui repoussent l'eau et la poussière, des lunettes de soleil inrayables, et plusieurs produits électroniques ou informatiques. Plus expérimentales, des applications médicales ont déjà permis de réduire des tumeurs malignes ou d'aider des handicapés à retrouver l'usage d'un organe endommagé. Pour autant, certaines des perspectives les plus ambitieuses, notamment celle de l'«assemblage moléculaire», qui consisterait à fabriquer grande échelle des matériaux ou des objets à partir d'un assemblage d'atomes ou de molécules élémentaires, demeurent lointaines, voire incertaines. On en reste aujourd'hui plutôt au stade artisanal. «Dessin» de 2 nm d'épaisseur à partir de molécules d'ADN – P. Rothmund, N. Papadakis Bref, les nanotechnologies en sont à la fois au stade de la recherche fondamentale et des premières applications. Le pas est vite franchi de la spéculation à l'investissement, de la théorie à la pratique, de l'expérience au marché – ce qui donne le sentiment d'un formidable bouillonnement scientifique et créatif, tout en faisant parfois penser à «L'apprenti sorcier».