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LA NANO TECHNOLOGIE

La nano technologie concerne les matériaux et instruments fabriqués à l'échelle atomique et moléculaire (10-100 nm). 1 nanomètre équivaut à un millionième de millimètre.

capture07-21.jpgIngénieurs, biologistes et médecins fondent beaucoup d’espoir sur la nanotechnologie, notamment sur la bio ingénierie et les nouveaux médicaments en cours de développement

Ainsi que le disait le physicien américain Richard Feynman dans son discours intitulé "There is Plenty of Room at the Bottom" (il y a plein d'espace au fond) présenté à la réunion annuelle de l'American Physical Society au Caltech en 1959, il n'y a rien dans les lois de la physique qui empêche de fabriquer des armées de machines de taille moléculaire. Rapidement, des ingénieurs l'ont pris au mot et ont voulu relever son défi.

Il y a déjà une bonne dizaine d'années, des scientifiques travaillant chez IBM ou au MIT ont fabriqué des curiosités subatomiques telles que des caractères typographiques constitués de quelques atomes alignés, une abaque avec des "Buckyballs" (C60) ou une guitare atomique avec des cordes longues d'environ 100 atomes.

Aujourd'hui le CERCA fabrique des parois souples en imbriquant des nanotubes. En 2006, les chimistes du CEMES à Toulouse ont fait tourner une roue moléculaire de 0.7 nm de diamètre. Mettez tout ceci ensemble et vous pouvez fabriquer des robots capables de véhiculer des charges ou des substances à travers l'organisme.

En 2010, des chercheurs du MIT sont parvenus à générer de l'électricité, en fait une "vague thermo électrique" dans un nano tube recouvert d'une couche de combustible (du cyclotriméthylène-trinitramine). En allumant l'extrémité du tube avec un rayon laser, l'onde thermique de plus de 2700°C a entraîné avec elle des électrons, créant un courant électrique d'une intensité maximale de 2A. L'onde s'est propagée à une vitesse 10000 fois plus rapide que la réaction chimique. A poids égal, ce nanotube a fourni 100 fois plus d'énergie (7 kW/kg) qu'une batterie Li-Ion ! A terme les chercheurs espèrent produire du courant alternatif en utilisant différents combustibles.

Suite à cette prouesse, les chercheurs espèrent fabriquer d'ici 2015 des composants électroniques miniatures de la taille d'un grain de riz alimentés par des nano tubes. Autre avantage, selon le professeur Michael Strano du MIT, de tels composants peuvent en théorie rester charger indéfiniment quand ils sont inutilisés, contrairement aux batteries.

Applications médicales

Les médecins avant-gardistes utilisent déjà des nano sondes pas plus grandes qu'une gélule et bientôt de la taille d'une tête d'épingle pour explorer le corps humain et pénétrer à l'intérieur des cellules, la sonde, protégée par une coquille en diamant étant équipée de moyens radio, vidéo et d'éclairage autonomes ainsi que de bras manipulateurs ou de détecteurs. Le pas à franchir pour les envoyer dans l'espace est à notre portée puisque même la NASA envisage aujourd'hui d'explorer Mars avec des nano senseurs.

Au quotidien, grâce à la nanotechnologie on pourrait concevoir des protocoles pour lutter contre les maladies génétiques mais également incorporer ces nano robots dans les aliments. Imaginez un fruit capable de lutter contre une réaction allergique ou une sauce préparée capable d'éliminer elle-même les traces de mauvais cholestérol !

Plus étonnant, des chercheurs ont déjà réussi à faire vivre un neurone sur un chip de silicium, ouvrant la voie à des implants cervicaux hybrides carbone-silicium !

La nanotechnologie avance à pas de géant, au sens propre. Ainsi, le 28 février 2004, la revue New Scientist annonçait que le professeur Carlo Montemagno et ses collègues bio ingénieurs du Département d'Ingénierie Mécanique et Aérospatiale (MAE) de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) avaient réussi à fabriquer un "nanorobot marcheur" animé à partir d’un muscle cardiaque de rat (des cellules cardiomyocytes) fixé sur un fil de silicium Le nano robot fut capable de se déplacer seul à une vitesse de l'ordre de 40 micromètres/seconde par la seule force musculaire ! De nouvelles expériences probantes ont été réalisées en 2005.

Aujourd'hui Montemagno envisage d'utiliser ces nano machines en médecine, notamment à des fins de diagnostic et pour fabriquer des tissus synthétiques, en particulier des noyaux neuronaux, ainsi que l'explique son article sur les transplants publiés en janvier 2006.

La médecine est l'un des secteurs où la nanotechnologie et les implants artificiels sont les plus demandés. Dès à présent le laboratoire Oak Ridge National Laboratory (ORNL) fabrique des nano sondes mille fois plus fines qu'un cheveu capables d'interagir avec les cellules et les globules rouges. A l'image des implants artificiels, ces nano robots bioélectroniques permettent de réguler certaines fonctions métaboliques déficientes.

Des lentilles de contacts bioniques 

Début 2008, Babak Parviz et son équipe d'ingénieurs en bio nano technologie de l'Université de Washington sont parvenus à fabriquer une lentille de contact équipée d'un circuit nanoélectronique. Ils prétendent que ce système serait capable d'afficher des informations devant l'oeil de l'usager. La nanotechnologie utilisée est très complexe; elle fait appel à un support de polymères PET, un nano circuit électronique métallisé, des LED et la force de capillarité notamment. 

Les chercheurs ont testé ce prototype sur un oeil de lapin durant 20 minutes sans observer d'effet indésirable. Selon, Parviz le dispositif ne gêne pas la vision et précise même qu' "il y a encore beaucoup d'espace autour de la partie transparente de l'oeil que nous pouvons utiliser pour placer des instruments", pensant notamment à des systèmes de télécommunication sans fil. 

Reste à trouver le moyen d'alimenter le nano circuit. Car si le circuit est fonctionnel, les diodes ne s'allument pas. Les chercheurs pensent trouver l'énergie dans la combinaison d'un signal radio fréquence couplé à des cellules photo électriques placées sur la lentille.

Développements futurs

A l'image des systèmes d'affichage tête haute (HUD) pour voiture (par ex. le système BMW) ou des porteurs de lunettes Lumus qui peuvent déjà visualiser dans leur champ de vision tout le contenu d'un écran informatique, notamment des données GPS, des jeux vidéos ou des émissions TV, ces verres de contacts donnent accès à ce qu'on appelle la "réalité augmentée".

Cette technique ouvre de nouvelles voies vers la supervision et les super gadgets. Parviz et ses collègues ont démontré que la base technologique était réalisable et sans risque. Il faut à présent lui trouver de nouvelles applications. Certains pensent déjà implémenter une biopuce sur une lentille de contact pour mesurer certains paramètres sanguins comme le taux de cholestérol ou la glycémie (taux de sucre). Selon Parviz, bientôt un système à faible consommation et contenant moins de pixels sera commercialisé.

Le risque sanitaire

A coté de ces prouesses techniques, selon une étude publiée le 25 septembre 2007 par l'Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS) spécialisé dans la prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles, les nanoparticules pénètrent plus facilement dans les poumons, les microfissures de la peau et probablement dans le cerveau que les particules plus grosses.

Connaissant ce risque, déjà mis en évidence en 2003, l'INRS appelle aujourd'hui à une prévention accrue sur le lieu de travail et une consommation réfléchie des produits cosmétiques, notamment à base de dioxyde de titane. "Certaines particules ultra-fines peuvent être plus dangereuses que des particules plus grosses de la même matière" et ont des "propriétés spécifiques" encore mal connues, a souligné Benoît Hervé-Bazin, au cours de la présentation de ses travaux devant la presse. Un homme averti en vaut deux.

La nanotechnologie à la cote

Selon les experts, vers 2015, le prix des produits "nano-fabriqués" a été évalué à mille milliards de dollars. Ce chiffre n'est pas tombé dans l'oreille d'un sourd. Quand on sait que cette somme représente trois fois le PNB de la Belgique, dix fois le chiffre d'affaire annoncé de Google en 2010 et mille fois le chiffre d'affaire d'une maison de haute couture côtée en bourse, les financiers comme les spéculateurs ont senti la bonne affaire.

Parmi les sociétés de pure nano technologie côtées en bourse, citons Advanced Nano, Nanophase, Nano-Property, NaturalNano et Cyberkenics dont on reparlera, autant de spinoff valant déjà plus de 75 millions de dollars qui sont reprises au Lux Nanotech Index (LUXNI) de la Bourse américaine depuis 2005. En parcourant cette liste on découvre que de grands constructeurs sont également concernés par cette technologie, notamment 3M, BASF, Cray, Du Pont de Nemours, Hewlett Packard, General Electric, IBM, Intel, Lucent, Toyota MTR et Xerox. Des fonds de nano technologie existent également sur le marché européen.

Peut être une invasion Alien par nano sonde est en cours ?

ECOPHAGIE GLOBALE PAR DES NANOREPLICATEURS BIOPHAGES

LIMITES ET RECOMMENDATIONS POUR Y FAIRE FACE

Publié sous le titre : Some Limits to Global Ecophagy by Biovorous Nanoreplicators, with Public Policy Recommendations par Robert A. Freitas Jr.

Résumé

Le taux maximum d’écophagie totale par des nanorobots autorépliquants est fondamentalement limité par la stratégie de réplication utilisée, par la vitesse de dispersion maximale des réplicateurs mobiles, par les besoins en énergie et éléments chimiques, par   l'homéostasie des milieux écologiques à l’écophagie, par les limites de la pollution thermique de l’écophagie (LPTE), et surtout parce que nous serons prêts et déterminés à l’arrêter.

Avec des dispositifs, existants et envisageables,  qui nécessitent environ 100 MJ/kg pour des transformations chimiques (ce qui est très vraisemblable pour des systèmes biophages), une écophagie suffisamment lente pour n'augmenter que de 4°C la température générale (ce qui est proche du seuil de détection climatologique) exigera vingt mois pour arriver à son terme. Des dispositifs écophages plus rapides dégagent plus de chaleur, permettant une détection plus rapide par les autorités administratives. Tous les scénarios d’écophagie examinés permettent une détection précoce par un contrôle vigilant et donc le déploiement rapide de défenses efficaces.

De récentes discussions sur les dangers possibles des techniques du futur comme l’intelligence artificielle, l’ingénierie génétique et les nanotechnologies moléculaires (NTM) ont clairement montré qu’une analyse théorique approfondie des principales classes de risques environnementaux des NTM est justifiée. L’appréciation systématique des risques et des limitations des techniques fondées sur les NTM n’a pas été tentée jusqu’à présent. La présente étude est un  premier effort d’analyse quantitative de ce processus.

Très tôt, les NTM ont surtout paru dangereuses parce que des nanorobots autorépliquants, capables d’un fonctionnement autonome en milieu naturel, pourraient rapidement convertir à l’échelle du globe cet environnement (c’est-à-dire sa biomasse) en répliques d’eux-mêmes (c’est-à-dire en « nanomasse »). Ce scénario, généralement appelé « problème de la mélasse grise » (gray-goo problem), mériterait plutôt le nom d’ « écophagie globale ».

Comme Eric Drexler l’a fait remarquer le premier dans « Les engins créateurs » :

« Des "plantes" avec des "feuilles" pas plus efficaces que les cellules solaires actuelles peuvent l'emporter sur les végétaux naturels, peuplant la biosphère d'un immangeable feuillage. Des "bactéries" omnivores peuvent surpasser les bactéries actuelles : elles pourraient se répandre avec le vent comme le pollen, se répliquer rapidement et réduire la biosphère en poussière en quelques jours. Des réplicateurs dangereux pourraient être trop résistants, trop petits et se propager trop vite pour qu'on puisse les arrêter –du moins si nous ne nous y préparons pas. Nous avons déjà du mal à contrôler les virus et les criquets.

Chez les familiers des nanotechnologies, cette menace a reçu le nom de "péril de la mélasse grise". Bien qu’une multitude de réplicateurs incontrôlés ne soit pas forcément grise ou goudronneuse, le terme de "mélasse grise" suggère que les réplicateurs capables de supprimer la vie peuvent être encore moins engageants qu'une unique espèce de chiendent. Ils seraient peut-être supérieurs d'un point de vue évolutionniste mais cela ne les rend pas désirables pour autant. La menace de la mélasse grise montre à l’évidence que nous ne pouvons pas nous permettre certains types d’accidents avec les assembleurs répliquants.

La mélasse grise serait certainement une fin déprimante pour notre aventure sur la Terre, bien pire que la glace ou le feu, et qui pourrait trouver son origine dans un simple accident de laboratoire. »

Lederberg note que le monde des microbes évolue à un rythme rapide et suggère que notre survie pourrait dépendre de l’adoption d’un  point de vue plus « microbien ».  L’apparition de nouveaux agents infectieux (HIV, Ebola) montre que nous savons  encore mal comment des changements naturels ou technologiques brusques de l’environnement peuvent déclencher des mutations chez  des organismes connus ou produisant une forme limitée de "mélasse verte".

Des nanorobots capables d’une écophagie étendue ne seront cependant pas faciles à construire.  Leur conception exigera d’examiner minutieusement nombre de spécifications complexes et de défis fonctionnels. De tels biophages ne peuvent émerger qu’après une longue période d’efforts ciblés ou comme le résultat d’expériences délibérées visant à créer une vie artificielle à but général, peut-être en employant des algorithmes génétiques. Ces réplicateurs ont fort peu de chances de surgir par simple accident.

2.0 La menace écophage.

La NTM classique envisage des nanomachines principalement composées de matériaux diamantins riches en carbone. La nanochimie pourrait utiliser d’autres matériaux comme le saphir (Al2O3) riche en aluminium, le nitrure de bore (BN), le carbure de titane (TiC) ou d’autres composés semblables.  Le carbure de titane est l'un des matériaux courants qui peut s'employer aux plus hautes températures (point de fusion ~3410°K [5]). Si le diamant peut rayer le TiC, celui-ci permet de fondre le diamant.

Cependant, les atomes d’aluminium, de titane et de bore sont beaucoup plus abondants dans la croûte terrestre (respectivement 81 300 ppm, 4 400 ppm et 3 ppm) que dans la biomasse (par exemple, le corps humain en contient respectivement 0,1 ppm, 0 ppm, et 0,03 ppm), ce qui réduit la menace écophage de tels systèmes. A l’opposé, le carbone est mille fois moins abondant dans les roches de la croûte (320 ppm, principalement sous forme de carbonates) que dans la biosphère (~230 000 ppm).

De plus, la conversion de la lithosphère en nanomachines n’est pas le souci principal car les sources d’énergie sont relativement rares dans les roches ordinaires. Par exemple, la proportion d’isotopes radioactifs naturels y varie beaucoup en fonction de l’histoire géologique et de la composition des roches mais se situe généralement entre 0,15 et 1,40 mGy/an, ce qui donne une densité de puissance brute de 0,28 à 2,6 ×10-7 W/m3 pour une densité moyenne de la croûte terrestre de 5 522 kg/m3. Ceci est tout à fait insuffisant pour alimenter des nanorobots capables d’activités notables : les projets courants de nanomachines requièrent des densités de puissance typiques de l’ordre de 105 à 109 W/m3 pour atteindre des résultats intéressants [6] (les systèmes biologiques standards opèrent à 102-106 W/m3 [6]). L’énergie solaire n’est pas directement utilisable sous la surface du sol et le flux géothermique moyen à la surface n’est que de 0,05 W/m2, ce qui représente une très petite fraction de l’insolation.

La pression et la température augmentent avec la profondeur dans la croûte terrestre de 0,47 atm/m et kq ~ 0,014°K/m [8], dépassant les limites raisonnables de fonctionnement des nanorobots (100 000 atm et 2000°K) à des profondeurs respectives d’environ 210 km et 120 km, largement dans le manteau supérieur, sous les 50 km d'épaisseur de la croûte. La densité d’énergie géothermique n’est cependant que de Dp ~ Kt kq2kCarnot / DT ~ 1-4 ×10-6 W/m3 avec une conductivité thermique Kt ~ 2-5 Wm-1K-1 pour les minéraux communs de la croûte et DT ~ 1°C, ce qui donne un rendement de Carnot kCarnot = DT / T ~ 0,3% à T = 300°K.

Les réserves supposées de pétrole de la croûte, largement réduites, [16] ne fourniraient probablement pas l’énergie suffisante pour la croissance d’une importante nanomasse répliquante en raison de l’environnement anoxique souterrain, bien que de grandes populations de bactéries du sol aient été décrites [10, 16] et qu’en principe des nanorobots pourraient capter l'énergie qu'utilisent ces bactéries.

Finalité

Nous pourrions imaginer une civilisation très avancé technologiquement utilisant la Nano technologie dans ses activités courantes. Elle serait très puissante, pourrait réaliser pratiquement tout ce quelle désirs. Alors pour elle une invasion serait très facile. Cela peut être à fin de récupérer de la matière première…

 Peut être une invasion Alien par nano sonde est elle en court ?

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