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Des avancées significatives sur la manipulation des nanogouttes

Christian Guyard
Des avancées significatives sur la manipulation des nanogouttes

Encapsulation mécanique de perles de verre dans de petits cubes pliables à l'échelle nanométrique.

© D.R.

A Grenoble, le 4 février, La journée annuelle de l'Observatoire des micro- et nanotechnologies a fait le point sur les avancées dans le domaine.

L'Observatoire des micro- et nanotechnologies (OMNT) tenait sa septième journée de synthèse de veille stratégique début février à Minatec, pour faire part du résultat des observations de 230 experts qui suivent l'évolution de neuf thématiques.

Stéphane Fontanell, l'un des animateurs de l'OMNT, a donné les faits marquants de 2008. Les nanotechnologies bio-inspirées sont devenues une thématique à part entière, preuve du développement de ce secteur. L'ouverture à l'Europe, entamée en 2006 avec le programme Nano2Life, s'est poursuivi à travers la création d'un réseau européen thématique en ce qui concerne l'électronique organique, et celle, pour quatre ans, d'un observatoire européen dans le septième programme orienté sur les microsources d'énergie et les nanoparticules (première réunion recherche industrie à Düsseldorf, en Allemagne, en mars).

Pour 2009, l'observatoire prévoit de nouvelles thématiques en nanomédecine et nanofluidique et poursuivra l'élargissement à l'Europe avec la participation à un programme sur la toxicité des nanoparticules. Les synthèses de cette année détaillaient l'état de l'art des différentes thématiques. En biologie, Laurent Griscom de l'ENS a souligné la tendance à travailler en flux sur des milieux biphasiques (une phase liquide continue et des gouttelettes). L'idée ici est de réduire fortement les volumes de fluide et de réactifs (gouttelettes de 20 à 50 picolitres) et de travailler à grande vitesse : 20 000 gouttelettes par seconde ! La maîtrise des écoulements permet par exemple de travailler avec des gouttes contenant une seule cellule ou un seul micro-organisme pour les observer ou les encapsuler. Des dispositifs permettent de fusionner à grande cadence deux ou plusieurs gouttes, de les immobiliser pour observer des phénomènes. On pourrait ainsi trouver une solution de rechange moins coûteuse à ce que l'on réalise aujourd'hui avec des plaques multipuits. Des nanodispositifs mécaniques activés par changement de température sont développés pour réaliser des microprélèvements de tissus ou l'encapsulation mécanique dans de petits cubes pliables.

Physique, chimie et biologie se rencontrent

Les cellules photovoltaïques de silicium pourraient bénéficier des nanotechnologies pour accroître leur rendement. Plusieurs voies sont explorées : par exemple la nanostructuration de surface pour mieux piéger les photons et la création de réseaux de diffraction pour récupérer certaines longueurs d'onde que l'on peut coupler avec des cellules en tandem. L'idée est de profiter au mieux du silicium mis en oeuvre et du spectre solaire. À cette échelle, on utilise l'interaction lumière matière (métal) et les plasmons grâce à des nanostructures et nanoparticules métalliques judicieusement arrangés. La nanostructuration permet de créer des cristaux photoniques très absorbants. Avec cette approche, c'est toute une ingénierie optique qui se met en place pour profiter au mieux du silicium sans trop grever les coûts. En allant plus loin dans la nanostructuration, on réalise des cellules couvertes de nanofils de silicium sur support métallique conformable.

L'échelle nanométrique fait se rencontrer la physique, la chimie moléculaire et la biologie sur un champ prometteur : les structures bio-inspirées. Il ne s'agit pas de reproduire des structures biologiques mais de mettre en action ce qui caractérise le vivant : l'auto-assemblage et l'autoconformation (mise en forme spontanée), la reconnaissance moléculaire et l'évolution. L'auto-organisation de molécules organiques est également possible sous ultravide et sur des surfaces particulières. À en croire Frédéric Chérioux du CNRS/Femto ST, c'est un domaine en pleine expansion. Cet auto-assemblage sur semi-conducteurs ou sur métaux rejoint la catalyse dans la création de molécules ou de surfaces nanostructurées particulières. Différentes propriétés se dégagent avec la possibilité d'exécuter des fonctions comme un interrupteur.

Nanotubes et graphène sont de mieux en mieux maîtrisés pour réaliser des transistors par assemblage. Le graphène se révèle aussi un matériau de choix pour l'observation d'atomes : régularité, conductivité électrique et même transparence optique.

Tout cela excite beaucoup les chercheurs, dont certains se penchent sur les éventuels effets sur la santé de ces nanomatériaux pour le cas où ils seraient libérés à l'air libre.

QUELS EFFETS SUR LA SANTÉ ?

Les nanotubes de carbone sont comparés, en ce qui concerne la toxicité, aux fibres d'amiante. On observe certains de ces effets sur des cellules vivantes des animaux. La grande différence entre les deux est que les effets de l'amiante ont été d'abord observés chez l'homme ! Pour les nanomatériaux, on commence à disposer d'observations indirectes pour extrapoler d'éventuels et incertains effets. Encore faudra-t-il être exposé. Un des gros problèmes est la métrologie des nanotubes, en raison à la fois de leurs dimensions (mais également de leur teneur dans l'atmosphère) et de la variété de ces matériaux qui peuvent être fonctionnalisés de différentes manières. Le sujet, on le voit, est particulièrement vaste.

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