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Les nanotechnologies exposent leurs performances

Michel Le Toullec
Paris, 7 février 2008. L'Observatoire des micro et nanotechnologies a fait le point sur les avancées en électronique moléculaire, sur les matériaux nanostructurés et la nanoconstruction.

Chaque début d'année, le séminaire de l'OMNT (Observatoire des micro et nanotechnologies) apporte à la communauté scientifique et aux industriels l'état d'avancement de cette discipline de l'infiniment petit. Unité mixte de service CNRS-CEA, cet observatoire fournit ainsi des données les plus récentes pour favoriser de futurs partenariats et transferts de technologies. Cette année, le séminaire était axé sur les solutions pour des applications dans l'optique, l'éclairage, les systèmes électromécaniques et l'énergie.

Les avancées de l'année en électronique moléculaire étaient présentées par Dominique Vuillaume de l'IEMN (Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie). L'une des tendances est au développement de transistors à effet de champ à base de nanotubes de carbone (NTC). « Le record de fréquence de 30 GHz est détenu par l'IEMN et le Laboratoire d'électronique moléculaire [CEA, Saclay, Essonne] », précise le chercheur. Selon lui, les autres faits marquants sont l'assemblage à très grande échelle de dispositifs à base de NTC. Des chercheurs américains sont, par exemple, parvenus à faire croître par déposition chimique en phase vapeur un grand nombre de nanotubes en parallèle sur un substrat.

Xavier Bouju, du groupe Nanosciences du Cemes (Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales), à Toulouse (Haute-Garonne), précisait ses travaux sur l'observation et la manipulation de nano-objets individuels. « Ces opérations sont désormais possibles grâce aux outils de microscopie à force atomique (AFM) ou à effet tunnel (STM), dont le parc français est en plein essor. Avec l'Université libre de Berlin, nous travaillons sur la manipulation d'une roue moléculaire et sur le mouvement d'un pignon moléculaire sur une crémaillère. »

Le potentiel de l'électroluminescence

Les fonctionnalités optiques des matériaux nanostructurés étaient présentées par Renaud Bachelot, de l'Université de technologie de Troyes. La nanohybridation vise à profiter, à l'échelle nanométrique, des propriétés couplées de matériaux de natures différentes. « Des nanocomposites argent-polymère sont développés pour des filtres (UV, visible, IR) dont le spectre est ajustable en fonction de la fraction de métal et de la nature du polymère. » D'autres travaux visent à combiner plusieurs fonctions. Ainsi, par hybridation d'oxyde de zinc et de NTC, il est possible d'associer les propriétés de luminescence et de réponse non-linéaire optique ultrarapide du premier aux caractéristiques électriques et mécaniques des seconds.

Jean-Louis Fave, de l'Institut des nanosciences de Paris, développait le potentiel de l'électroluminescence organique dans le domaine de l'éclairage. « Ce secteur présente deux exigences : une émission blanche et une uniformité sur de grandes surfaces. » Plusieurs industriels s'y intéressent, notamment Philips, Novaled, Osram et Merck, partenaires du programme européen Olla - qui va s'achever courant 2008 - sur les Oled pour l'éclairage. Aux États-Unis, des solutions sont développées à base de Pholed (Oled phosphorescentes) et de Woled Oled blanches). Pour Jean-Louis Fave, l'application la plus probable des Oled blanches est le rétroéclairage d'écrans LCD.

Le thème des Nems, nanosystèmes électromécaniques, était abordé par Lionel Buchaillot de l'IEMN. Le chercheur mettait en avant les défis à relever pour ces structures. L'une des difficultés réside au niveau de la surface dont il vaut mieux éviter les liaisons dites pendantes : les nanotubes de carbone présentent de bons atouts à cet égard. Le chercheur pointait d'autres difficultés à régler, comme les aspects de transduction et de détection du signal. Sans oublier les limites quantiques des Nems au niveau de la température et de la fréquence.

Enfin, Charles Salvi, du CEA à Grenoble (Isère), présentait l'intérêt des nanotechnologies dans le développement de la thermoélectricité. « L'un des objectifs est de réaliser des couches minces nanostructurées pour l'alimentation des systèmes électroniques à faible consommation. » Il faudra aussi être capable de modéliser et de réaliser des structures complexes avec inclusion de nanoparticules permettant de gagner en rendement. En outre, les matériaux thermoélectriques ne doivent être dangereux ni pour l'environnement ni pour l'utilisateur et doivent être recyclables : des atouts que possède le titanate de strontium (SrTiO3).

UN SYSTÈME PIGNON-CRÉMAILLÈRE À ÉCHELLE MOLÉCULAIRE

- Des chercheurs du Cemes à Toulouse travaillent avec une équipe de l'Université libre de Berlin sur la manipulation de nano-objets individuels. Dans Nature Materials (vol. 6, 2007), ils ont présenté une technique permettant de déplacer une molécule organique en forme de roue dentée en utilisant la pointe d'un microscope à effet tunnel. (Source : Cemes-CNRS et Université libre de Berlin).

ENTENDU AU SÉMINAIRE

La nanotoxicologie doit répondre aux questions suivantes : les nanoparticules demeurent-elles dans l'organisme, sont-elles capables de franchir toutes les barrières biologiques et quels sont leurs effets à long terme ? » Francelyne Marano, directrice du laboratoire de cytophysiologie et toxicologie cellulaire (université Paris-VII)

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