Tiny titan: Nanotechnology in our future

Un mini-titan du futur: la nanotechnologie

1 novembre 2006

Nanotechnologie. Le mot à la mode. Même d’éminents scientifiques discutant de l’impact potentiel de cette nouvelle technologie ont l’air d’enfants excités le matin de Noël. « Les nanotechnologies sont les jouets suprêmes pour manipuler les éléments fondamentaux de la nature — les atomes et les molécules, affirme Horst Stormer, lauréat du prix Nobel. Tout est fait d’atomes et de molécules. Les possibilités de créer de nouvelles choses paraissent illimitées. »

Toute nouvelle technologie puissante déclenche inévitablement une tempête de descriptifs. Avec les nanotechnologies, c’est un ouragan qui se déchaîne. On prévoit qu’elles provoqueront, ni plus ni moins, la prochaine révolution industrielle : elles remplaceront ou changeront toutes les autres technologies.

Les prédictions les plus prudentes évoquent un mode d’administration des médicaments plus rapide et plus sûr, une énergie plus abondante et meilleur marché, un environnement plus propre et des ordinateurs plus puissants. Les plus visionnaires décrivent une utopie qui deviendrait réalité : la nature asservie et un monde exempt de maladie, de pauvreté, de pollution et de vieillesse. Chaque médaille ayant son revers, ce monde impliquerait aussi des économies en ruine, des moniteurs de surveillance invisibles partout et de vilains nanorobots dévorant la biosphère.

Avec toute l’attention médiatique qu’elles suscitent, que penser des nanotechnologies ? Comment vont-elles réellement affecter nos vies ?

Tout d’abord, quelques notions de base. Le préfixe grec « nano » signifie « nain » et veut dire « un milliardième de » — autrement dit, il divise par 109 l’unité qu’il précède. La nanotechnologie est l’ingénierie de la matière à une échelle se situant entre un nanomètre (un milliardième de mètre) et 100 nanomètres. Ce qui est infiniment petit. Dix atomes d’hydrogène en ligne font un nanomètre, un brin d’ADN mesure près de deux nanomètres de largeur, un globule rouge quelque 7 000 nanomètres et un cheveu humain environ 80 000 nanomètres de diamètre.

Le rêve des tenants des nanotechnologies est de créer, comme le fait la nature, atome par atome, molécule par molécule. Parce que la structure d’une molécule détermine ses propriétés, on pourrait concevoir tous les matériaux dont on a envie, comme des nanotubes de carbone. Constitués d’une couche d’atomes de carbone, les nanotubes sont 100 fois plus robustes et six fois plus légers que l’acier. Selon l’alignement de leurs atomes, ils sont de meilleurs conducteurs que le cuivre et de meilleurs isolants que le diamant. Ils deviendront les composantes essentielles de navettes spatiales et de carrosseries plus solides et plus légères, de tamis qui filtreront l’eau potable pour en retirer les bactéries et des plus petits transistors qui soient.

Petit égale puissant. Pourquoi ? Parce que plus un objet est petit, plus son ratio surface-volume est grand. Comme il se produit certaines réactions chimiques entre les surfaces, un matériau composé de nanoparticules sera beaucoup plus réactif que la même quantité du même matériau fait de plus grosses particules. Il en résultera, par exemple, des catalyseurs plus puissants et des capteurs plus sensibles.

Les effets quantiques entrent aussi en jeu à l’échelle nanoscopique. Les points quantiques sont des nanoparticules semi-conductrices qui émettent ou absorbent différentes longueurs d’onde de lumière, selon leur taille. Ils peuvent prendre la forme de minuscules piles solaires en aérosol ou de biomarqueurs permettant de suivre à la trace des cellules dans tout le corps.

Les technologies de l’information ont entraîné de nombreux progrès en nanotechnologie. Les puces et les transistors ne cessent de rapetisser au fil des décennies, emmagasinant toujours plus de puissance de calcul. Ainsi, il existe maintenant des transistors comportant un seul nanotube de carbone, si petits qu’ils sont invisibles à l’œil nu.

Les innovations à l’échelle nanométrique ne cessent de voir le jour. Il est permis d’imaginer des écrans d’ordinateur que l’on peut ranger dans une pochette de sac à dos, des vêtements de jogging avec tensiomètre artériel intégré et des « nanovéhicules » programmés pour distribuer un médicament uniquement aux cellules cancéreuses en épargnant les tissus sains. Dans quelques années, des labos microscopiques remplaceront les énormes machines d’aujourd’hui, coûteuses et énergivores, pour tout révolutionner, des interventions en cas d’incident environnemental aux tests de diabète.

Mais y a-t-il péril en la demeure ? Quand les nanotechnologies sont apparues, de nombreux scientifiques et ingénieurs étaient trop éblouis par leurs promesses pour réfléchir aux implications sociales, économiques et éthiques de leurs travaux. Ce n’est plus le cas. Certains chercheurs étudient les conséquences préoccupantes, telles que le comportement des nanotubes de carbone et des nanoparticules dans le corps. Des organismes scientifiques nationaux discutent réglementation et commencent à financer la recherche sur les risques. Les étudiants en génie nanotechnologique suivent des cours sur l’éthique et divers enjeux.

Sans aucun doute, le battage médiatique autour des nanotechnologies a été fort utile. Il a mené à un forum de discussion sur les enjeux pour la société en général — pas seulement pour les ingénieurs et les scientifiques. On prend conscience que les nanotechnologies sont multiples et qu’il s’agit d’une discipline encore jeune dont il est difficile de prévoir les effets indésirables.

Il ne faut toutefois pas tarder à débattre de ces questions. Les nanotechnologies font déjà des vagues dans toute l’économie. La Fondation nationale des sciences des États-Unis estime qu’en 2015, le marché mondial des nanoproduits s’élèvera à un billion de dollars US. En Asie, en Europe et en Amérique du Nord, les gouvernements octroient près de cinq milliards de dollars US par année à la recherche et au développement. Les entreprises de nanotechnologie poussent comme des champignons : on en comptait plus de 1 200 dans le monde en 2005.

Les nanotechnologies ne font que commencer à montrer leur puissance. Si elles se répandent comme l’ont fait les technologies de l’information à la fin des années 1980, le monde de demain sera très différent de celui d’aujourd’hui.

Que nous soyons prêts ou non, les nanotechnologies arrivent.

Extrait de la revue University of Waterloo Magazine, printemps 2005, avec autorisation.