Le Centre National de la Recherche Scientifique

mardi 18 mai 2010

Les nanosciences, une priorité pour le CNRS

Les sciences de l’infiniment petit représentent un nouveau champ d’investigation à la fois sur le plan de la recherche, de l’innovation et du transfert technologique car elles vont permettre de sonder des grandeurs inconnues jusqu’alors et ouvrir sur des applications dans de nombreux secteurs industriels. Elles sont par essence pluridisciplinaires, couvrent à la fois la recherche fondamentale (nanosciences) et la recherche finalisée (nanotechnologies), et nécessitent de nouvelles formations. Autant d’enjeux majeurs pour le CNRS, qui a décidé d’en faire l’une de ses priorités pour le futur. Aujourd’hui, ces recherches, menées au sein de 250 laboratoires par 6500 scientifiques, concernent la physique, la chimie, la biologie et de nombreux domaines pluridisciplinaires.


Image AFM topographique d’une cavité hexagonale dans un film de polystyrene de 50 nm d’épaisseur.
Dans la cavité des gouttelettes de tailles quasi-identiques sont déposées et forment un réseau hexagonal régulier (pleine échelle 60µm - échelle verticale 250nm).
Crédit : Institut de Chimie des Surfaces et Interfaces - Mulhouse

- Les nano-objets et molécules individuelles : l’objectif est de fabriquer et d’étudier des molécules qui doivent, chacune, remplir une fonction. Citons par exemple les nanotubes de carbone, qui ont des qualités exceptionnelles, et les agrégats, qui ont des effets spectaculaires sur les propriétés optiques, électroniques ou magnétiques.

- La nanophysique et les technologies de l’information : ici, la réduction continue des dimensions permettra d’accroître les potentialités de traitement des masses de données futures. Si la filière silicium reste au cœur de la nanoélectronique avec des recherches sur les matériaux et sur les solutions architecturales, d’autres domaines sont en plein développement, comme la spintronique (ou électronique de spin) et la nanophotonique.

- Les nanomatériaux : outre la synthèse de nano-objets, la chimie permet d’aboutir aujourd’hui à de nombreuses variétés de nanomatériaux. Ils vont jouer un rôle-clé dans l’automobile, l’aéronautique, le bâtiment, le conditionnement, la tribologie, la catalyse, l’environnement. Notons aussi les matériaux adaptatifs ou « intelligents » qui devraient être révolutionnés par l’assemblage de nano-objets.


Image holographique d’une cellule de Purkinje
Une région définie d’une cellule de Purkinje est photo-excitée sélectivement par une illlumination holographique © CNRS, INSERM/Paris 5/NNM

- La nanobiologie : les nanotechnologies apportent à ce domaine des outils pour visualiser et manipuler de nouveaux objets (nanoparticules servant de marqueurs, nanopores, nanoélectrodes) et de nouvelles perspectives thérapeutiques (nanofluidique, encapsulage, vectorisation des médicaments, laboratoires sur puce…).

- La nanofabrication : les deux approches complémentaires sont « top down » (montante) et « bottom up » (descendante). La première fait largement appel aux techniques de lithographie ultime ou à celles développées pour la micro-électronique et la seconde aux techniques de manipulation ou d’auto-assemblage d’atomes ou de molécules. Leur association est un défi pour la réalisation de systèmes fonctionnels. Les solutions étudiées peuvent prendre des formes diverses : nano-impression, lithographies douces ou approches basées sur l’auto-assemblage.

- Les nanosystèmes : un enjeu important concerne les recherches sur les architectures et les méthodologies de modélisation et de conception permettant d’explorer des ruptures scientifiques et technologiques pour acquérir, manipuler et échanger des grandeurs mécaniques, physiques et chimiques dans des environnements enfouis et hétérogènes.

Les laboratoires français et le CNRS sont en position de force dans les secteurs des nanomatériaux, de la nanoélectronique, de l’électronique moléculaire et des nanotechnologies. Pour être toujours plus performants, ils s’appuient désormais sur une unité mixte de service (UMS), l’Observatoire des micro- et nanotechnologies, et sur un réseau de plateformes technologiques, à l’initiative du CEA et du CNRS. Notons aussi le rôle central joué par la France et le CNRS dans l’ERA-NET Nanosciences, qui va avoir en charge la construction de l’espace européen de la recherche dans ce domaine.

Du côté de l’innovation et du transfert technologique, le CNRS a affiché une volonté très forte de partenariat avec l’industrie, et des laboratoires communs ont été mis en place avec Alcatel, ST Microelectronics et Thales dans le domaine de la nanophotonique, de la nanoélectronique, du nanomagnétisme et de l’électronique moléculaire. De même, certaines start-up ont été créées à partir des travaux de recherche du CNRS et de ses partenaires (CEA, universités). Au final, avec les nanosciences, nous sommes à l’aube d’une révolution scientifique et technologique qui aura des conséquences significatives à la fois au niveau industriel et sociétal. Il est donc important d’initier au sein même du CNRS des réflexions sur l’acceptation de ces ruptures par la société.

Robert Plana et Michel Lannoo

Article repris du journal du CNRS no 189


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