R É A L I T É S

Photo 7 : Auto-organisation : les molécules, qui ontune terminaison spécifique (en jaune), s’attachent ausubstrat et s’ordonnent (© Bruno Fouquet).plusieurs micromètres. Les nanotubes de carbone sontcent fois plus résistants que l’acier, et six fois pluslégers. Ils sont déjà utilisés dans la fabrication dematériaux composites à hautes performances pourarticles sportifs : cadres de vélo, raquettes de tennis,clubs de golf. Du fait de la petite taille caractéristiquede toute nanoparticule, les nanotubes ont une trèsgrande surface de contact, ce qui les rend intéressantsdans la catalyse chimique, le filtrage de polluants, lafabrication d’électrodes pour batteries électriques oules piles à combustible. Leurs propriétés électriquesspéciales, très sensibles lorsque des molécules étrangèress’y accrochent, les rendent particulièrementadaptés à un usage dans des capteurs chimiques etbiologiques (voir la photo 8) ;• des nanoparticules d’oxyde de titane sont déjà courammentutilisées comme filtres dans les crèmessolaires pour leur capacité d’absorber les rayons ultraviolets.Si elles étaient de taille micrométrique, cesparticules diffuseraient la lumière visible, ce qui rendraitla crème de couleur blanche, donc peu esthétique.En diminuant leur dimension jusqu’à l’échellenanométrique, elles ne diffusent plus la lumière, maiselles gardent leur propriété d’absorption des ultraviolets.Photo 8 : Structure d’un nanotube de carbone.(© Chris Ewels, www.ewels.info).TROIS CHAMPS D’APPLICATIONDES NANOTECHNOLOGIES : L’ÉLECTRONIQUE,LE BIOMÉDICAL ET LES MATÉRIAUXLes nanotechnologies vont permettre de poursuivre lesprogrès de l’électronique :• diodes électroluminescentes organiques (OLED) : cesdernières années, les OLED se sont imposées commeune technologie bon marché pour la fabrication desécrans plats et elles ouvrent de nouvelles perspectivespour l’éclairage. Une OLED est constituée d’un polymèreélectroluminescent pris en sandwich entre deuxélectrodes : une cathode en aluminium ou en calcium,qui injecte des électrons, et une anode transparente enoxyde d’indium-étain, qui injecte des « trous » (desmanques d’électrons). C’est dans le polymère qu’a lieula recombinaison des électrons et des trous, ce quiengendre de la lumière qui s’échappe ensuite par l’anodetransparente. Mais l’indium est un élément chimiquerare et l’électrode d’indium-étain est fragile,donc peu flexible. La remplacer par des nanotubes decarbone permettra de fabriquer des anodes plusflexibles et moins chères ;• spintronique : l’électronique d’aujourd’hui est fondéesur la propriété qu’a l’électron, chargé électriquement,d’interagir avec les champs électriques. Mais l’électronpeut aussi, comme une minuscule boussole, s’orienterdans les champs magnétiques grâce à son spin, qui peutêtre assimilé à sa rotation autour d’un axe (comme larotation d’une toupie). C’est sur ce type d’interactionqu’est fondée la magnétorésistance géante, un effetquantique observé quand on superpose en alternancedes couches de fer et de cuivre d’épaisseur nanométrique.La résistance électrique mesurée perpendiculairementà ces couches dépend de l’orientation magnétiquerelative des couches de fer, qui dépend elle-mêmedu champ magnétique externe. Grâce à l’application dece principe, les têtes de lecture des disques durs desordinateurs d’aujourd’hui sont extrêmement sensibles,ce qui a permis de réduire la taille des domaines magnétiquesdu disque dur et donc d’augmenter sa capacité.Les recherches continuent pour développer une électroniquede spin (ou spintronique) qui permettrait demettre au point de nouveaux composants électroniques,en particulier des mémoires miniaturisées ;• transistors moléculaires : un grand défi de l’électroniqueest de remplacer le transistor classique par unemolécule chimique ou biologique fonctionnantcomme un interrupteur de courant électrique, ouvrantainsi la voie à l’électronique moléculaire. La taille dutransistor pourrait être divisée par mille, ce qui permettraitde fabriquer des ordinateurs beaucoup plus petits,plus rapides, moins chers et consommant moins d’électricité(voir la photo 9) ;• ordinateur et cryptographie quantiques : l’informationet la communication quantiques sont un autredomaine d’avenir. L’enjeu est de réaliser un ordinateurILARION PAVELRÉALITÉS INDUSTRIELLES • AOÛT 2010 77