NanotechnologieLes nanosciences et nanotechnologies (d’après le grec , « nain »), ou NST, peuvent être définies au minimum comme l’ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures (physiques, chimiques ou biologiques), de dispositifs et de systèmes matériels à l’échelle du nanomètre (nm), qui est l'unité la plus proche de la distance entre deux atomes. Les NST présentent plusieurs acceptions liées à la nature transversale de cette jeune discipline.
Auto-assemblageL’auto-assemblage, parfois rapproché de l'auto-organisation, désigne les procédés par lesquels un système désorganisé de composants élémentaires s'assemble et s'organise de façon spontanée et autonome, à la suite d'interactions spécifiques et locales entre ces composants. On parle d'auto-assemblage moléculaire lorsque les composants en question sont des molécules, mais l'auto-assemblage s'observe à différentes échelles, des molécules à la formation du système solaire et des galaxies en passant par l'échelle nanométrique.
Débat sur les nanotechnologiesÀ l'instar des autres innovations scientifiques telles que les OGM, la téléphonie mobile, et le nucléaire, les nanoparticules font l'objet d'une controverse publique. Les développements actuels des sciences permettent d'explorer, à l'échelle du nanomètre, des domaines d'interfaces entre les différentes techniques : étudier et développer des techniques mettant en œuvre des procédés nanométriques impliquant à la fois des aspects chimiques, physiques et biologiques et notamment modifier la matière à l'échelle de l'atome.
Molecular nanotechnologyMolecular nanotechnology (MNT) is a technology based on the ability to build structures to complex, atomic specifications by means of mechanosynthesis. This is distinct from nanoscale materials. Based on Richard Feynman's vision of miniature factories using nanomachines to build complex products (including additional nanomachines), this advanced form of nanotechnology (or molecular manufacturing) would make use of positionally-controlled mechanosynthesis guided by molecular machine systems.
Self-assembly of nanoparticlesNanoparticles are classified as having at least one of three dimensions be in the range of 1-100 nm. The small size of nanoparticles allows them to have unique characteristics which may not be possible on the macro-scale. Self-assembly is the spontaneous organization of smaller subunits to form larger, well-organized patterns. For nanoparticles, this spontaneous assembly is a consequence of interactions between the particles aimed at achieving a thermodynamic equilibrium and reducing the system’s free energy.
Applications of nanotechnologyThe applications of nanotechnology, commonly incorporate industrial, medicinal, and energy uses. These include more durable construction materials, therapeutic drug delivery, and higher density hydrogen fuel cells that are environmentally friendly. Being that nanoparticles and nanodevices are highly versatile through modification of their physiochemical properties, they have found uses in nanoscale electronics, cancer treatments, vaccines, hydrogen fuel cells, and nanographene batteries.
Auto-assemblage moléculairedroite|400px|thumb|Un exemple de molécules se liant par liaisons d'hydrogène. L'auto-assemblage moléculaire est le processus par lequel des molécules soi-montant adoptent un agencement sans la direction d'une source extérieure. En général, le terme fait référence à l'auto-assemblage intermoléculaire alors que l'auto-assemblage intramoléculaire prend plus communément le nom de pliage ou de repliement dans le cas de protéines.
NanolithographyNanolithography (NL) is a growing field of techniques within nanotechnology dealing with the engineering (patterning e.g. etching, depositing, writing, printing etc) of nanometer-scale structures on various materials. The modern term reflects on a design of structures built in range of 10−9 to 10−6 meters, i.e. nanometer scale. Essentially, the field is a derivative of lithography, only covering very small structures. All NL methods can be categorized into four groups: photo lithography, scanning lithography, soft lithography and other miscellaneous techniques.
MicroscopieLa microscopie est un ensemble de techniques d' des objets de petites dimensions. Quelle que soit la technique employée, l'appareil utilisé pour rendre possible cette observation est appelé un . Des mots grecs anciens mikros et skopein signifiant respectivement « petit » et « examiner », la microscopie désigne étymologiquement l'observation d'objets invisibles à l'œil nu. On distingue principalement trois types de microscopies : la microscopie optique, la microscopie électronique et la microscopie à sonde locale.
Auto-organisationL'auto-organisation ou autoorganisation est un phénomène par lequel un système s'organise lui-même. Les systèmes physiques, biologiques ou écologiques, sociaux, ont tendance à s'organiser d'eux-mêmes. Il s'agit soit de l'organisation initiale du système lors de son émergence spontanée, soit lorsque le système existe déjà de l'apparition d'une organisation plus ou complexe. L'auto-organisation agit ainsi à l'encontre de l'entropie (on parle alors de néguentropie), qui est une mesure de désordre.
Microscopie à super-résolutionLa microscopie à super-résolution est un ensemble de techniques permettant d'imager en microscopie optique des objets à une résolution à l’échelle nanométrique. Elle se démarque par le fait que la résolution obtenue n'est plus limitée par le phénomène de diffraction. Du fait de la diffraction de la lumière, la résolution d’un microscope optique conventionnel est en principe limitée, indépendamment du capteur utilisé et des aberrations ou imperfections des lentilles.
Microscope confocalvignette|upright=2|Schéma de principe du microscope confocal par Marvin Minsky en 1957. vignette|upright=1.5|Principe de fonctionnement du microscope à fluorescence puis du microscope confocal. Un microscope confocal, appelé plus rarement microscope monofocal, est un microscope optique qui a la propriété de réaliser des images de très faible profondeur de champ (environ ) appelées « sections optiques ».
Système de gestion de contenualt=Exemple de design du système de gestion de contenu WorldPress|vignette|293x293px|Exemple de design du système de gestion de contenu WordPress Un système de gestion de contenu ou SGC (content management system ou CMS en anglais) est un programme informatique permettant de créer un site internet, un blogue ou encore un site de vente en ligne. Les fonctionnalités d'un SGC sont nombreuses. Il permet entre autres de travailler à plusieurs sur un même document ; de séparer les opérations de gestion de la forme et du contenu ; de structurer le contenu (FAQ, documents, blogues, forums, etc.
Self-replicationSelf-replication is any behavior of a dynamical system that yields construction of an identical or similar copy of itself. Biological cells, given suitable environments, reproduce by cell division. During cell division, DNA is replicated and can be transmitted to offspring during reproduction. Biological viruses can replicate, but only by commandeering the reproductive machinery of cells through a process of infection. Harmful prion proteins can replicate by converting normal proteins into rogue forms.
Microscope à contraste de phasethumb|Photographie d'un cellule épithéliale de joue vue par un Microscope à contraste de phase Le microscope à contraste de phase est un microscope qui exploite les changements de phase d'une onde lumineuse traversant un échantillon. Cet instrument fut développé par le physicien hollandais Frederik Zernike dans les années 1930, ce qui lui valut le prix Nobel de physique en 1953. Emilie Bleeker, physicienne reconnue pour le développement d'instruments, est la première à mettre le microscope à contraste de phase en utilisation.
Phase-contrast imagingPhase-contrast imaging is a method of that has a range of different applications. It measures differences in the refractive index of different materials to differentiate between structures under analysis. In conventional light microscopy, phase contrast can be employed to distinguish between structures of similar transparency, and to examine crystals on the basis of their double refraction. This has uses in biological, medical and geological science.
Système de gestion de contenualt=Exemple de design du système de gestion de contenu WorldPress|vignette|293x293px|Exemple de design du système de gestion de contenu WordPress Un système de gestion de contenu ou SGC (content management system ou CMS en anglais) est un programme informatique permettant de créer un site internet, un blogue ou encore un site de vente en ligne. Les fonctionnalités d'un SGC sont nombreuses. Il permet entre autres de travailler à plusieurs sur un même document ; de séparer les opérations de gestion de la forme et du contenu ; de structurer le contenu (FAQ, documents, blogues, forums, etc.
Productive nanosystemsThe Technology Roadmap for Productive Nanosystems defines "productive nanosystems" as functional nanoscale systems that make atomically-specified structures and devices under programmatic control, i.e., they perform atomically precise manufacturing. Such devices are currently only hypothetical, and productive nanosystems represents a more advanced approach among several to perform Atomically Precise Manufacturing. A workshop on Integrated Nanosystems for Atomically Precise Manufacturing was held by the Dept.
Semiconductor fabrication plantIn the microelectronics industry, a semiconductor fabrication plant (commonly called a fab; sometimes foundry) is a factory for semiconductor device fabrication. Fabs require many expensive devices to function. Estimates put the cost of building a new fab over one billion U.S. dollars with values as high as 3–4billionnotbeinguncommon.TSMCinvested9.3 billion in its Fab15 300 mm wafer manufacturing facility in Taiwan. The same company estimations suggest that their future fab might cost $20 billion. Fabrication des dispositifs à semi-conducteursthumb|upright=1.5|Évolution de la finesse de gravure des processeurs entre 1970 et 2017 La fabrication des dispositifs à semi-conducteur englobe les différentes opérations permettant l'élaboration de composants électroniques basés sur des matériaux semi-conducteurs. Entrent dans cette catégorie de composants à semi-conducteur, les composants discrets qui n'ont qu'une seule fonction comme les diodes et les transistors, et les circuits intégrés plus complexes, intégrant plusieurs composants, jusqu'à des milliards, dans le même boîtier.
