Les défits scientifiques

vendredi 21 mai 2010

Si les perspectives offertes par les nanosciences sont majeures, les problèmes à surmonter restent particulièrement complexes.

Les nano-objets tirent bien souvent leurs propriétés exceptionnelles de phénomènes quantiques qui ne se produisent qu’à l’échelle de quelques nanomètres. Tout un champ d’étude est ouvert pour trouver comment conserver les propriétés de ces nano-objets en les connectant entre eux, en les agglomérant de telle manière à disposer d’objets à notre échelle. De très nombreux phénomènes nouveaux sont mis en évidence par les nanosciences. Souvent remarquables. Mais comment distinguer ceux qui seront porteurs d’applications ? Comment cerner les difficultés auxquelles les scientifiques seront confrontés lors de ce passage du laboratoire à la production industrielle ?
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Image de microscopie électronique à balayage (SEM) d’un nanofil isolé de cobalt de 35 nanomètres.
Photo : L. Vila © CNRS / THALES
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Séparation des différents produits après synthèse de nanotubes de carbone dans un réacteur arc électrique.
Photo : L. Médard © CNRS
Un grand nombre de questions restent posées. Les nanosciences ouvrent sur des territoires vierges, les possibilités d’applications touchent tous les domaines. Ce qui ne signifie pas que tous les domaines trouveront rapidement des applications. Des obstacles techniques pourront se dresser, insurmontables, ou induisant des coûts de fabrication prohibitifs. Les nanosciences lancent également un défi en terme de moyens. Dans tous les pays industrialisés, ces recherches appellent d’importants financements. Parallèlement, ces financements doivent prévoir des études d’impact poussées pour déterminer avec précision l’innocuité ou la toxicité de certaines substances, pour fournir aux comités d’éthiques constitués les moyens d’évaluation, d’action et de contrôle, pour offrir aux citoyens une information scientifique de qualité qui situe les vrais enjeux, faisant reculer les fantasmes.

Sur le plan scientifique, deux stratégies sont actuellement à l’œuvre. L’une consiste à miniaturiser progressivement les objets pour rejoindre l’échelle du nanomètre (la voie descendante, du grand vers le petit). L’autre a pfdiour objectif de concevoir des objets de quelques nanomètres très performants puis de chercher à les assembler en plus grand nombre (la voie ascendante, du petit vers le grand).

Il semble toutefois acquis que l’approche « descendante » ou « top down » va se heurter à un mur à la fois technologique et économique d’ici une dizaine d’années en raison des coûts croissants de la miniaturisation. C’est l’approche « montante » ou « bottom-up » qui est au cœur des nanosciences avec la possibilité de créer des structures de grande taille sur la base d’une organisation moléculaire fondamentalement nouvelle. L’imitation de mécanismes naturels, le recours à la chimie pour auto organiser la matière semblent des moyens privilégiés pour assembler ces structures de grandes tailles de manière contrôlée, économique et reproductible.

La collaboration entre spécialistes de disciplines variées est nécessaire. L’une des richesses du CNRS est justement de pouvoir disposer de complémentarités, de relais à chaque étape de la vie d’un concept scientifique. Les nanosciences lancent des défis pour l’organisation d’une recherche qui favorise ces échanges alors qu’au niveau mondial, la compétition est intense.

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Un moteur électrostatique miniature.
© CNRS

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