10 utilisations non conventionnelles de la nanotechnologie

Il est difficile d’envisager l’avenir sans la présence de nanotechnologies. La manipulation de la matière au niveau atomique et sous-moléculaire a ouvert la voie à des percées majeures dans les domaines de la chimie, de la biologie et de la médecine. Cependant, les applications en cours de la nanotechnologie sont bien plus larges et plus variées que ce que nous avions imaginé.

10Film Making

Sans l'invention du microscope à effet tunnel (STM) dans les années 1980, le domaine de la nanotechnologie aurait pu rester de la fiction. Grâce à sa précision atomique, le STM a permis aux physiciens d'étudier la structure de la matière d'une manière impossible avec les microscopes conventionnels.

Les chercheurs d’IBM ont démontré l’étonnant potentiel de la technologie STM lorsqu’ils ont créé Un garçon et son atome, qui était le plus petit film d'animation au monde. Il a été produit en déplaçant des atomes individuels sur une surface de cuivre.

Le film de 90 secondes représente un garçon fait de molécules de monoxyde de carbone jouant avec une balle, dansant et rebondissant sur un trampoline. Constituée de 202 images, l'animation agit dans un espace aussi petit que 1/1000 de la taille d'un seul cheveu humain. Pour réaliser le film, les chercheurs ont utilisé une fonctionnalité unique fournie avec le STM: un stylet chargé électriquement et extrêmement net avec une pointe constituée d'un atome. Le stylet est capable de détecter les positions exactes des molécules de carbone sur la surface d'animation (qui est la feuille de cuivre dans ce cas). Par conséquent, il peut être utilisé pour créer des images des molécules ainsi que pour les déplacer dans de nouvelles positions.

Récupération de l'huile

Les dépenses mondiales consacrées à l'exploration pétrolière ont augmenté de façon exponentielle au cours de la dernière décennie. Cependant, l'efficacité de la récupération du pétrole reste un problème majeur. Lorsque les sociétés pétrolières ferment un puits de pétrole, moins de la moitié du pétrole dans le réservoir est extraite. Le reste est laissé parce qu'il est coincé dans le roc où il est trop coûteux de le récupérer. Heureusement, avec l'aide de la nanotechnologie, des scientifiques chinois ont découvert un moyen de contourner ce problème.

La solution consiste à améliorer une technique de forage existante. La technique originale consiste à injecter de l'eau dans les pores de la roche où se trouve de l'huile. Cela déplace l'huile et la force à sortir. Cependant, cette méthode révèle ses limites dès que l'huile des pores facilement atteints a été extraite. À ce moment-là, l'eau commence à sortir du puits au lieu du pétrole.

Pour éviter cela, les chercheurs chinois Peng et Ming Yuan Li ont eu l’idée d’infuser dans l’eau des nanoparticules capables de boucher les passages entre les pores de la roche. Cette méthode a pour but de faire en sorte que l'eau emprunte des chemins plus étroits dans les pores contenant de l'huile et en chasse l'huile. Grâce aux études de terrain menées avec succès en Chine, cette méthode s’est révélée très efficace pour récupérer les 50% de l’or noir qui restent autrement inaccessibles.

8 écrans haute résolution

Les images sur les écrans d’ordinateur sont présentées via de minuscules points appelés pixels. Quelles que soient leur taille et leur forme, le nombre de pixels sur un écran reste un facteur déterminant de la qualité de l’image. Avec les écrans traditionnels, toutefois, plus de pixels signifiait des écrans plus grands et plus volumineux, une limitation évidente.

Alors que les entreprises vendaient leurs écrans colossaux aux consommateurs, des scientifiques de l'Université d'Oxford ont découvert un moyen de créer des pixels de quelques centaines de nanomètres. Ceci a été réalisé en exploitant les propriétés d'un matériau à changement de phase appelé GST (un matériau présent dans les produits de gestion thermique). Dans l'expérience, les scientifiques ont utilisé des couches de GST de sept nanomètres d'épaisseur prises en sandwich entre des électrodes transparentes. Chaque couche, d'une taille de 300 x 300 nanomètres, agit comme un pixel pouvant être activé et désactivé électriquement. En faisant passer le courant électrique à travers les couches, les scientifiques ont pu produire des images de qualité et de contraste corrects.

Les nano-pixels serviront à une variété d'usages où les pixels conventionnels sont devenus impraticables. Par exemple, leur taille et leur épaisseur réduites en feront un excellent choix pour des technologies telles que les lunettes intelligentes, les écrans pliables et les rétines synthétiques. Un autre avantage des écrans nano-pixel est leur consommation d'énergie plus faible. Contrairement aux écrans existants qui actualisent constamment tous les pixels pour former des images, les écrans basés sur des couches GST actualisent uniquement la partie de l'écran qui change réellement, économisant ainsi de l'énergie.

Peinture 7Change de couleur

Lors de leurs expériences sur des chaînes de nanoparticules d'or, des scientifiques de l'Université de Californie ont découvert une observation étonnante. Ils ont remarqué que la couleur de l'or changeait lorsqu'une chaîne de ses particules était étirée ou rétractée, produisant ce que l'un des scientifiques a décrit comme un beau bleu brillant qui passe au violet puis au rouge. Cette découverte a incité les scientifiques à créer des capteurs à partir de nanoparticules d’or qui changent de couleur lorsque l’on leur applique une pression.

Pour produire les capteurs, des nanoparticules d'or doivent être ajoutées à un film polymère souple. Lorsque le film est pressé, il s’étire et provoque la séparation des particules et le changement de couleur. Appuyez légèrement pour que le capteur devienne violet, tout en appuyant plus fort, il deviendra rouge. Les scientifiques ont remarqué cette propriété fascinante non seulement dans les particules d'or, mais également dans l'argent, où les particules deviennent jaunes lorsqu'elles sont étirées.

Les capteurs pourraient servir à diverses fins. Par exemple, ils pourraient être intégrés à des meubles, tels que des canapés ou des lits, pour évaluer les positions assises ou couchées. Bien qu’il soit en or, le capteur est suffisamment petit pour résoudre le problème des coûts.

6 recharge de téléphone

Qu'il s'agisse d'un iPhone, d'un Samsung ou d'un type de téléphone différent, chaque smartphone qui quitte l'usine présente deux inconvénients notables: la durée de vie de la batterie et le temps de recharge.Alors que le premier est toujours un problème universel, des scientifiques de la ville de Ramat Gan en Israël ont réussi à s'attaquer au second problème en créant une batterie ne nécessitant que 30 secondes pour se recharger.

La percée a été attribuée à un projet lié à la maladie d'Alzheimer mené par des chercheurs de l'Université de Tel Aviv. Les chercheurs ont découvert que les molécules peptidiques qui raccourcissent les neurones du cerveau et provoquent des maladies ont une capacité très élevée (capacité à préserver les charges électriques). Cette découverte a contribué à la création de StoreDot, une société spécialisée dans les nanotechnologies et les produits de consommation. Avec l'aide de chercheurs, StoreDot a développé la technologie NanoDots, qui exploite les propriétés des peptides pour améliorer la durée de vie de la batterie des smartphones. La société a présenté un prototype de sa batterie lors de l'événement ThinkNext de Microsoft. À l'aide d'un téléphone Samsung Galaxy S3, la batterie a été chargée de zéro à pleine en moins d'une minute.

5Livraison de drogue sophistiquée

Les traitements pour des maladies telles que le cancer peuvent être extrêmement coûteux et, dans certains cas, trop tard. Heureusement, plusieurs sociétés médicales du monde entier recherchent des moyens peu coûteux et efficaces de traiter les maladies. Parmi eux, Immusoft, une société qui vise à révolutionner la manière dont les médicaments sont livrés à notre corps.

Au lieu de dépenser des milliards de dollars en médicaments et en programmes de thérapie, Immusoft pense que nous pouvons adapter notre corps à la production de médicaments par eux-mêmes. Avec l'aide du système immunitaire, les cellules d'un patient peuvent être modifiées pour recevoir de nouvelles informations génétiques leur permettant de fabriquer leurs propres médicaments. L'information génétique peut être transmise via des capsules de taille nanométrique injectées dans le corps.

La nouvelle méthode n'a pas encore été testée sur un patient humain. Néanmoins, Immusoft et d'autres institutions ont signalé des expériences réussies menées sur des souris. Si son efficacité sur l'homme est prouvée, la méthode réduira considérablement les coûts de traitement et de traitement des maladies cardiovasculaires et de diverses autres maladies.

4Molecular Communication

Il existe des circonstances dans lesquelles les ondes électromagnétiques, l'âme des télécommunications mondiales, deviennent inutilisables. Pensez à une impulsion électromagnétique qui pourrait rendre inutiles les satellites de communication et toutes les technologies qui en dépendent. Nous connaissons assez bien ces scénarios terrifiants des films de fin du monde. En outre, des chercheurs de l’Université de Warwick au Royaume-Uni et de l’Université York au Canada envisagent cette question depuis des années avant de proposer une solution inattendue.

Les chercheurs ont observé comment certaines espèces animales, notamment les insectes, utilisent des phéromones pour communiquer sur de longues distances. Après avoir collecté les données, ils ont pu développer une méthode de communication dans laquelle les messages sont codés dans les molécules d'alcool évaporé. Les chercheurs ont démontré avec succès la nouvelle technique utilisant l'alcool à friction comme substance de signalisation et le message «O Canada» comme premier message.

Deux appareils ont été utilisés avec cette méthode, un émetteur pour coder et envoyer le message et un récepteur pour le décoder et l’afficher. La méthode consiste à saisir un message texte sur le transmetteur à l'aide d'Arduino Uno (un microcontrôleur à code source ouvert) fourni avec un écran LCD et des boutons. Le contrôleur convertit ensuite l'entrée de texte en une séquence binaire lue par un pulvérisateur électronique contenant l'alcool. Une fois que le message binaire est lu, le pulvérisateur le convertit en un ensemble contrôlé de pulvérisations, où «1» représente un spray et «0» correspond à aucun spray. L'alcool dans l'air est ensuite détecté par le récepteur, composé d'un capteur chimique et d'un microcontrôleur. Le récepteur lit et convertit les données binaires en texte avant de les afficher sur un écran.

Les chercheurs ont pu envoyer et recevoir le message «O Canada» sur plusieurs mètres d'espace libre. En conséquence, un certain nombre de scientifiques ont exprimé leur confiance dans la méthode. Ils pensent que cela pourrait être utile dans des environnements tels que des tunnels souterrains ou des pipelines où les ondes électromagnétiques deviennent inutiles.

3 stockage informatique

Au cours des dernières décennies, la puissance de traitement et la capacité de stockage des ordinateurs ont connu une croissance exponentielle. James Moore a prédit avec exactitude ce phénomène il y a environ 50 ans et est devenu plus tard largement connu sous le nom de loi de Moore. Cependant, de nombreux scientifiques, y compris le physicien Michio Kaku, croient que la loi de Moore est en train de s'effondrer. Cela est dû au fait que la puissance des ordinateurs ne peut pas suivre l'essor exponentiel des technologies de fabrication existantes.

Bien que Kaku ait mis l'accent sur la puissance de traitement, le même concept s'applique à la capacité de stockage. Heureusement, ce n'est pas la fin de la route. Une équipe de chercheurs de l’Université RMIT de Melbourne étudie actuellement les différentes solutions. Dirigée par le Dr Sharath Sriram, l'équipe est sur le point de développer des dispositifs de stockage imitant la manière dont le cerveau humain stocke les informations. Les chercheurs ont fait le premier pas en construisant un nanofilm chimiquement conçu pour préserver les charges électriques allumés et éteints. Le film, 10 000 fois plus fin qu'un cheveu humain, pourrait devenir la pierre angulaire du développement de dispositifs de mémoire reproduisant les réseaux de neurones du cerveau.

2Nano Art

Le développement prometteur de la nanotechnologie a suscité beaucoup d'admiration de la part de la communauté scientifique. Néanmoins, les percées en nanotechnologie ne se limitent plus à la médecine, à la biologie et à l'ingénierie. Le nano-art est un domaine émergent qui nous permet d’observer le monde sous le microscope sous un angle entièrement nouveau.

Comme son nom l'indique, le nano art est une combinaison d'art et de nanoscience pratiquée par un petit nombre de scientifiques et d'artistes. Parmi eux se trouve John Hart, ingénieur en mécanique à l'Université du Michigan, qui a fait un nano portrait du président Barack Obama. Le portrait, nommé Nanobama, a été créé pour honorer le président lors de sa candidature à l'élection présidentielle de 2008. Dans Nanobama, chaque visage mesure seulement un demi-millimètre et est entièrement sculpté à partir de 150 nanotubes. Pour produire les portraits, Hart a d'abord créé un dessin au trait de l'affiche emblématique «Hope». Il a ensuite imprimé le dessin sur une plaque de verre recouverte des nanoparticules nécessaires à la croissance des nanotubes. À l'aide d'un four à haute température, le portrait n'était que prêt pour une séance photo.

1Record Breaking

L'humanité a toujours cherché à construire les choses les plus puissantes, les plus rapides et les plus grandes. Mais quand il s’agit de construire le plus petit, la nanotechnologie émerge sur la scène. Parmi les plus petites choses jamais créées en utilisant la nanotechnologie est un livre intitulé Teeny Ted De Navet qui est actuellement considéré comme le plus petit livre imprimé au monde. Produit dans le laboratoire de nano-imagerie de l'Université Simon Fraser à Vancouver, au Canada, le livre ne mesure que 70 micromètres sur 100 micromètres. Il est composé de lettres gravées sur 30 pages de silicium cristallin.

L'histoire du livre, écrite par Malcolm Douglas Chaplin, présente Teeny Ted et son triomphe au concours de navets à la foire annuelle du comté. Plus de 100 exemplaires du livre ont été publiés. Mais pour en acheter un, vous aurez besoin d'une poche supplémentaire: un seul livre coûte plus de 15 000 $. Un microscope électronique sera également nécessaire pour le lire, augmentant encore le coût.