Des
peintures inusables. Des fibres ultra-résistantes.
Des implants qui restaurent l'ouie et la vue. Des ordinateurs
moléculaires. Des médicaments fabriqués
sur mesure. Des nerfs qui se réparent tout seuls.
Des robots qui patrouillent le corps humain en permanence
à la recherche de cellules malades. Bienvenue
dans le nanomonde, le monde insolite des atomes et des
molécules. Bienvenue aussi dans la nanotechnologie,
qui entend utiliser massivement ces ingrédients
de base sans lesquels il n'y aurait pas d'Univers, et
encore moins de vie. C'est l'ultime frontière.
Journaliste : Mario Masson
Réalisatrice : Jeannita Richard
En raison des droits d'auteur,
ce reportage ne sera pas disponible sur Internet.
Pour se lancer dans la chasse aux atomes,
on a inventé, il y a tout juste 20 ans, une nouvelle
gamme d'outils remarquables. Professeur au département
de physique à l'Université McGill de Montréal,
Peter Grütter, lui, n'a qu'un but en tête:
aller au cœur de la matière. Mieux encore,
la manipuler. Car c'est maintenant possible.
Imaginez! Il y a
autant de différence entre un atome et
une balle de ping-pong qu'entre cette même
balle de ping-pong et la Terre! L'unité
de calcul dont on se sert pour mesurer les atomes
est le mètre divisé par un milliard.
Ce milliardième de mètre, on l'appelle
« nanomètre ». Dans
un nanomètre, il y a juste assez de place
pour quatre atomes, coude à coude.
Ce
qui fascine les chercheurs qui explorent l'infiniment
petit, c'est qu'à cette échelle, les lois
de la physique classique ne jouent plus. Les matériaux
présentent de nouvelles propriétés
imprévues uniquement à cause de leur taille
réduite. Couleur, force, résistance, conductivité
électrique, chaleur, réactivité
chimique: tout est différent! Un exemple parmi
bien d'autres: l'abalone, un gros coquillage extrêmement
résistant. Pourtant, on y trouve les mêmes
composés de calcium et de protéines que
dans la craie de tableau, si friable. La différence
de rigidité résulte tout simplement de
l'alignement des atomes.
Découvrir et apprivoiser ces propriétés
uniques est au cœur même de toute la recherche
en nanoscience. De la physique à la chimie, en
passant par la biologie, l'électronique et l'ingénierie,
la nanotechnologie trouvera des applications dans toutes
les sphères de l'activité humaine.
Industrie: place à la métallurgie
de l'avenir
Au
Centre de recherche national de Boucherville, les techniciens
de l'entreprise Minutia ont réussi à modifier
le comportement d'un lingot d'aluminium. Avec une petite
pastille constituée de cristaux de bore, dont
les grains font tout juste quelques nanomètres,
l'aluminium est devenu plus dense. Résultat:
résistance accrue et, pour le même poids,
propriétés mécaniques renforcées.
« On peut ainsi réduire, par exemple,
la taille d'une pièce. Si on parle d'une pièce
d'automobile, on peut donc augmenter son efficacité,
et ainsi réduire la consommation d'énergie,
la consommation de carburant », lance,
confiant, le président-fondateur du Groupe Minutia,
Sabin Boily. Le secteur de l'aluminium est fondamental
pour le Québec. Un métal à la fois
plus résistant et plus léger pourrait
le rendre encore plus compétitif.
Les aérogels
Imperméables, ignifuges, isolants,
les aérogels vont révolutionner l'industrie
de la construction domiciliaire, entre autres. L'industrie
mise aussi sur les aérogels créés
dans les laboratoires de l'Institut national de recherche
scientifique à Varennes. Un petit carré
de polymère transparent très léger
offre le même facteur d'isolation qu'une laine
minérale de 35 centimètres d'épaisseur.
En 1997, la NASA avait employé
un produit semblable pour protéger Sojourner
lors de son escapade martienne. Un aérogel de
quelques grammes avait ainsi remplacé deux kilos
d'isolants! C'est grâce à leurs innombrables
pores à dimension nanométrique que les
aérogels peuvent offrir de telles propriétés.
Mais pour l'instant, ces matériaux exotiques
sont hors de prix.
Les nanotubes de carbone
Autre
grande vedette de la nanotechnologie: les nanotubes
de carbone. Benoît Simard, du Centre national
de recherche du Canada à Ottawa, fonde beaucoup
d'espoir sur ces longues fibres creuses dont le diamètre
ne fait que quelques nanomètres. On fabrique
les nanotubes en décomposant du graphite, très
semblable à celui qu'on trouve dans une mine
de crayon. Chauffé par un laser, le graphite
se ramasse tout au bout du tube de verre, à l'extrémité
de la machine. À première vue, on dirait
de la suie, bien sale et bien noire. Pourtant, ce sont
des milliards de nanotubes!
La particularité des nanotubes
réside dans leur structure microscopique. Tous
les atomes sont parfaitement attachés les uns
aux autres. Ils forment ainsi de petites cavités
qui pourraient servir de réservoir pour stocker
des médicaments, des gaz ou encore des liquides.
À grosseur égale, les nanotubes sont au
moins 50 fois plus forts et élastiques que l'acier.
On pense donc les utiliser pour renforcer différents
matériaux, comme les polymères, les céramiques
ou encore les ciments qui, tout en offrant la même
résistance, seraient 10 fois moins épais.
Et ce n'est pas tout : "Si on réussit à
faire des fils avec des nanotubes, on peut penser faire
des habits militaires, des vestes pare-balles, et avoir
des habits complètement chauffés avec
une petite batterie. On pourrait sortir à l'extérieur
avec une chemise sans geler. Bref, des applications
qui dépassent quasiment l'imagination!",
prévoit Benoît Simard.
Ce
qui fascine les chercheurs qui explorent l'infiniment
petit, c'est qu'à cette échelle, les lois
de la physique classique ne jouent plus. Les matériaux
présentent de nouvelles propriétés
imprévues uniquement à cause de leur taille
réduite. Couleur, force, résistance, conductivité
électrique, chaleur, réactivité
chimique: tout est différent! Un exemple parmi
bien d'autres: l'abalone, un gros coquillage extrêmement
résistant. Pourtant, on y trouve les mêmes
composés de calcium et de protéines que
dans la craie de tableau, si friable. La différence
de rigidité résulte tout simplement de
l'alignement des atomes.
Au
Centre de recherche national de Boucherville, les techniciens
de l'entreprise Minutia ont réussi à modifier
le comportement d'un lingot d'aluminium. Avec une petite
pastille constituée de cristaux de bore, dont
les grains font tout juste quelques nanomètres,
l'aluminium est devenu plus dense. Résultat:
résistance accrue et, pour le même poids,
propriétés mécaniques renforcées.
« On peut ainsi réduire, par exemple,
la taille d'une pièce. Si on parle d'une pièce
d'automobile, on peut donc augmenter son efficacité,
et ainsi réduire la consommation d'énergie,
la consommation de carburant », lance,
confiant, le président-fondateur du Groupe Minutia,
Sabin Boily. Le secteur de l'aluminium est fondamental
pour le Québec. Un métal à la fois
plus résistant et plus léger pourrait
le rendre encore plus compétitif. 
Autre
grande vedette de la nanotechnologie: les nanotubes
de carbone. Benoît Simard, du Centre national
de recherche du Canada à Ottawa, fonde beaucoup
d'espoir sur ces longues fibres creuses dont le diamètre
ne fait que quelques nanomètres. On fabrique
les nanotubes en décomposant du graphite, très
semblable à celui qu'on trouve dans une mine
de crayon. Chauffé par un laser, le graphite
se ramasse tout au bout du tube de verre, à l'extrémité
de la machine. À première vue, on dirait
de la suie, bien sale et bien noire. Pourtant, ce sont
des milliards de nanotubes!
