Les grandes promesses des nanosciences en France

Un monde nouveau est en train de naître, qui nous propose des produits plus petits, plus légers. C’est le nanomonde : le monde des nanosciences et des nanotechnologies. Si notre quotidien ne s’en ressent pas encore, les chercheurs, en réinventant ce monde atome par atome, préparent une véritable révolution destinée à métamorphoser la médecine, l’environnement, l’informatique, l’électronique ou l’optique. En 2003, le ministère français chargé de la Recherche a lancé un vaste programme national pour soutenir et coordonner les équipes et laboratoires de recherche impliqués dans ce domaine. Pour ouvrir des ponts sur l’Europe, un projet Eranet nanosciences, coordonné par la France et associant plusieurs pays européens, a été mis en place en 2005. Plongez dans l’univers fascinant de l’infiniment petit.

“Faire tenir tout le contenu de l’encyclopédie Britannica sur une tête d’épingle”. C’est ce qu’imaginait, en 1959, le futur prix Nobel de physique Richard Feynman. Depuis, on cherche, on observe, on plonge dans les entrailles de la matière. Avec la découverte du microscope à effet tunnel (STM : Scanning Tunneling Microscopy) dans les années quatre-vingt, le domaine des nanosciences et des nanotechnologies n’a cessé de se développer et de se diversifier. “Les nanosciences constituent un domaine de recherche très vaste et interdisciplinaire. C’est l’un des domaines les plus prometteurs de la recherche scientifique et technologique pour les prochaines décennies et il constitue un secteur stratégique en raison de son fort potentiel de développement économique”, explique Jean-Louis Robert, chargé de mission scientifique à la Direction de la Recherche du ministère de la Recherche, professeur à l’université de Montpellier II. Le préfixe “nano” vient du grec et signifie très petit. Les scientifiques l’utilisent pour exprimer le milliardième de l’unité de base dans les unités de mesure : le nanomètre (nm). Un nanomètre, c’est environ 30 000 fois plus fin que l’épaisseur d’un cheveu. Mais pourquoi reproduire à l’échelle moléculaire les objets et outils de notre environnement ? “Parce que les propriétés nouvelles que présentent les objets nanométriques sont différentes de celles des objets de taille plus grande”, indique Jean-Louis Robert. Autrement dit, les nano-objets ou les nano-matériaux ont des propriétés spécifiques à leur taille. Le programme national « Nanosciences », lancé en 2003 pour financer la recherche fondamentale dans ce domaine clé, coordonné par le ministère chargé de la Recherche, le CNRS (Centre national de la recherche scientifique), le CEA (Commissariat à l’énergie atomique) et la DGA (Délégation générale pour l’armement), via un comité de coordination, indique bien la volonté du gouvernement de conforter la position de la France dans ce secteur stratégique. Ce programme ambitieux est aujourd’hui repris par l’Agence nationale de la recherche dans le cadre du programme en nanosciences et nanotechnologies (PNANO) ouvert au monde académique et industriel pour des projets de recherche fondamentale ou finalisée. Sur le plan budgétaire, la France financera 70 millions d’euros par an pour les nanosciences et nanotechnologies d’ici à 2007, c’est ce qu’avait annoncé le ministre de la Recherche, François d’Aubert. La recherche fondamentale française en nanosciences implique 180 laboratoires et 1800 chercheurs et enseignants-chercheurs. Elle s’appuie sur un réseau national de cinq grandes centrales technologiques : en Ile-de-France, en région Rhône-Alpes, en Midi-Pyrénées, dans le Nord et en Franche-Comté. Bientôt, grâce aux recherches menées dans les salles blanches du laboratoire d’électronique et de technologies de l’information (LETI) du CEA de Grenoble (Rhônes-Alpes), il sera possible de réaliser des puces de silicium de 2 cm de côté seulement où l’on pourrait envisager de stocker l’équivalent de l’information contenue dans la Biblothèque nationale de France. Le LETI a aussi créé un laboratoire commun avec Axalto, premier fabriquant mondial de cartes à puces. Avec la création du centre Minatec en 2006, qui doit rassembler sur le même site centres de recherche, universités et industriels, l’objectif est de faire du site grenoblois le leader européen des micro et nanotechnologies. Des centres de compétence régionaux baptisés C’Nano, situés en Ile-de-France, Grand Est, Rhône-Alpes, Nord-Ouest et Sud-Ouest, permettent de favoriser les contacts entre les chercheurs, les industriels et le monde politique, et de susciter le lancement de projets ambitieux. Pour coordonner son action avec celle des pays européens, l’Etat a chargé le CNRS de construire un réseau européen en s’appuyant sur un instrument de la Commission européenne, l’Eranet : Era (European Research Aria) Net (Network). Appelé NanoSci-Era, ce consortium, mis en place le 1er mars 2005, rassemble neuf pays : l’Allemagne, l’Italie, l’Espagne, le Royaume-Uni, les Pays-Bas, l’Autriche, la Finlande, Israël et la France. “Nous avons parmi nous quelques partenaires associés : la Slovaquie, le Portugal et la Pologne. Mais nous sommes ouverts à d’autres pays”, précise Jean-Louis Robert. L’objectif : coordonner les politiques nationales en nanosciences et susciter des collaborations entre les chercheurs. Les premiers appels d’offres auront lieu en 2006. Comment fabrique-t-on ces nouveaux objets ? Suivant deux méthodes : l’une dite “bottom-up” (voie ascendante), qui a été développée par l’industrie de la microélectronique, et l’autre dite “top-down” (voie descendante), qui est plutôt celle des chimistes. C’est tout le champ des matériaux (métaux, polymères, céramiques) et de presque toutes les disciplines scientifiques (biotechnologies, santé, physique, chimie, environnement), qui est aujourd’hui concerné par les nanosciences et les nanotechnologies. Les applications industrielles sont nombreuses et concernent les domaines les plus variés. “Le domaine des nanosciences ne cesse de s’élargir, notamment du côté des sciences du vivant et de la médecine, offrant des perspectives d’application totalement insoupçonnées”, ajoute Jean-Louis Robert. Dans le domaine de la santé, grâce aux nanotechnologies, de nouveaux traitements utilisant des nano-objets fonctionnalisés permettront de cibler des endroits précis dans le corps (médicaments anticancéreux, trithérapies contre le sida). Toujours dans le domaine de la santé, le laboratoire sur puce permettra de réduire le volume des prélèvements sur le patient, ainsi que le temps et le coût des analyses : il suffira d’y déposer une goutte de sang. Les mémoires qui équiperont les ordinateurs et les téléphones portables du futur seront inifiniment plus performantes que celles d’aujourd’hui, tout en occupant un volume de plus en plus réduit. Autre bénéfice attendu de la vague nano : la nanophotonique. En effet, grâce aux progrès de l’optique, des inter-connexions optiques pourraient remplacer les inter-connexions électriques, ce qui permettrait de déboucher sur de nouveaux types de circuits plus performants et consommant moins d’énergie. “La nanostructuration des matériaux actifs permet de réaliser des composants à confinement quantique, à partir desquels sont fabriqués des lasers et des détecteurs de plus en plus performants en terme de puissance dissipée, de finesse, de bruit et de stabilité”, précise-t-on au laboratoire de photonique et de nanostructure (LPN), du CNRS à Marcoussis (Essonne). Quant à l’environnement, les nanotechnologies auraient également des effets attendus sur la réduction des sources de pollution. Demain, les nanotechnologies feront certainement partie de notre quotidien. En attendant, les chercheurs continuent de faire progresser les nanosciences, pour le meilleur des nanomondes.

Annik Bianchini

Sites internet :
www.nanomicro.recherche.gouv.fr : ministère délégué à la Recherche
www.cnrs.fr : Centre national de la recherche scientifique
www.gip-anr.fr : Agence nationale de la recherche

Dernière mise à jour : 30.01.2006