Le nouveau centre de recherche et d'enseignement interdisciplinaire JEOL Nanocentre de l'Université d'York a été inauguré officiellement fin avril 2007. L'ouverture du centre a été rendue possible par les financements apportés par l'Université d'York, la société JEOL, l'agence de développement régional Yorkshire Forward et l'Union Européenne. La nouvelle unité, hébergée dans un bâtiment spécialement construit sur le York Science Park, combine les ressources des départements de physique, de chimie et d'électronique de l'université. Elle est co-dirigée par le professeur Pratibha Gai, membre du département de chimie et titulaire de la chaire JEOL de microscopie électronique, et par le professeur Edward Boyes, membre des départements d'électronique et de physique. Des universitaires, travaillant au sein des départements de physique, de chimie et d'électronique, contribueront aux activités du Nanocentre et en bénéficieront. En particulier, seront incorporées au centre les activités existantes des départements de physique et d'électronique dans le domaine des mesures magnétiques et de l'étude des matériaux magnétiques, de l'analyse de surface (incluant l'optique ionique et électroniques), des études spécialisées des propriétés magnéto-optiques des matériaux, et des matériaux et dispositifs pour l'électronique de spin. Ces activités devraient mener à des travaux de recherche fondamentale, appliquée ou sur contrat pour les mesures magnétiques, le dépôt par pulvérisation, la croissance par épitaxie par jet moléculaire, la diffraction électronique et par rayons X, les mesures de magnétorésistance et la microscopie par effet tunnel.

Le Nanocentre héberge en fait cinq outils principaux :
- un microscope électronique à transmission à émission de champ et à très haute résolution (1 A), disposant de correcteurs d'aberration sphérique (Cs) pour les modes transmission et balayage. Il n'existe que quatre instruments de ce type dans le monde et celui installé à York, dans une enceinte spécialement construite, est le seul qui puisse être opéré à distance. A terme, il devrait également être possible de mener sur cette machine des études, dynamiques, en temps réel et in situ, de réactions chimiques, incluant l'accès à des états catalytiques métastables, dans des conditions "réalistes" et contrôlées d'atmosphère gazeuse et de température de spécimen (en effet, de façon générale, les analyses sont réalisées sous vide) ;
- un dispositif d'usinage par faisceau d'ions focalisé double faisceau (Dual Beam Focused Ion Beam miller, DBFIB) ;
- un microscope en champ proche conçu pour l'imagerie atomique et par force magnétique, et aussi pour des expériences sur platine chauffante ;
- un système de lithographie par faisceau d'électron/microscopie électronique à balayage à haute résolution disposant de capacités complètes de cartographie et de microanalyse chimique par analyse dispersive en énergie (EDX pour Energy Dispersive X-Ray) ;
- un microscope électronique à transmission à haute résolution (2 A) disposant d'une caméra CCD et d'un système de microanalyse chimique par EDX.

Le fonctionnement du Nanocentre sera surveillé par un comité de gestion présidé par le Pro-Vice Chancelier pour la recherche et incluant les directeurs des départements de physique, d'électronique, de chimie, le co-ordinateur académique et les co-directeurs du centre. Un comité consultatif industriel a par ailleurs été établi pour participer aux opérations et à la gestion du Nanocentre, pour conseiller sur les politiques et pour assister au développement d'une interface dynamique avec l'industrie.

L'Université d'York consacre au projet un investissement conséquent sur le long terme, notamment pour l'achat de matériel, la construction d'un nouveau bâtiment, les coûts de départ et les nouveaux postes associés aux départements de physique, de chimie et d'électronique. L'investissement total de l'université devrait être de l'ordre de 5,5 millions de livres (environ 8,2 millions d'euros) sur cinq ans. JEOL, en tant que sponsor du centre, apportera au moins 1,05 million de livres (environ 1,6 million d'euros) sur la même période . Enfin, le soutien financier apporté par Yorkshire Forward et par l'Union Européenne devrait se monter à un total de 1,65 million de livres (environ 2,5 millions d'euros).

Le nouveau centre est caractérisé par le fait que l'Université d'York n'a pas d'histoire de recherche dans ce domaine. Selon Mike Hepburn, directeur général de JEOL UK : "Nous nous impliquons dans un nombre limité de ces projets, et sommes ravis de travailler avec l'Université d'York ainsi qu'avec le professeur Gai et le professeur Boyes. Le centre est unique en ce que, bien qu'York n'ait pas d'histoire de recherche dans ce domaine, ce centre a été créé à partir de presque rien pour rivaliser avec des instituts sur la scène internationale".

Source :     - JEOL UK, http://www.jeoluk.com/NewsDetails.aspx?news=16
                    - The York JEOL Nanocentre, http://www-users.york.ac.uk/~phys500/

Rédacteur : Dr Anne Prost

Les techniques qui permettent d'introduire des éléments à l'intérieur de cellules jouent un rôle important en biologie cellulaire et les chercheurs s'attachent à les miniaturiser de plus en plus afin d'étudier le comportement des cellules sans les endommager. Une équipe de scientifiques de Berkeley de l'Université de Californie et du Lawrence Berkeley National Laboratory vient de proposer une méthode permettant d'injecter de manière contrôlée des nanoparticules fluorescentes dans des cellules vivantes.

Le "nanoinjecteur" réalisé par les chercheurs est constitué d'un nanotube de carbone multiparois à la surface duquel ont été accrochés les nano-objets à introduire dans la cellule, ici des complexes steptavidine - "quantum dots". Ces complexes sont greffés sur le nanotube par l'intermédiaire d'une molécule liante portant une extrémité pyrène qui se lie fortement à la surface du nanotube et l'autre moitié biotine qui s'associe à la steptavidine, les deux parties étant séparées par une liaison disulfure.

Le nanotube est fixé à l'extrémité de la pointe d'un microscope à force atomique (AFM), et il est donc possible de le déplacer avec une grande précision : on dispose ainsi d'une nano aiguille qui permet de traverser la membrane cellulaire. Après pénétration du nanotube dans la cellule, l'environnement réducteur du cytosol permet de casser la molécule liante au niveau de la liaison disulfure et de libérer ainsi les quantum dots.

Les expériences réalisées sur des cellules cancéreuses ont permis d'étudier la dynamique de diffusion des quantum dots injectés dans le cytosol. Elles montrent par ailleurs que ni la cellule, ni la membrane ne paraissent endommagées par la pénétration du nanotube. Cette technique est très intéressante car le nanoinjecteur peut également libérer d'autres éléments tels que des ADN, ARN, polymères et bactéries.

Source : http://www.pnas.org/cgi/content/short/104/20/8218

Vous êtes-vous déjà demandés comment se passe un vrai projet scientifique? Souhaitez-vous découvrir la façon dont les chercheurs travaillent dans un laboratoire de recherche? Dans ce cas, le projet nano2hybrids devrait satisfaire votre curiosité.

Au cours des trois prochaines années, les scientifiques participant au projet nano2hybrids financé par l'UE innoveront sur de nombreux points dans les domaines de la chimie et de la communication.

La principale action d'information des chercheurs consistera à révéler quotidiennement les progrès de leur recherche, par le biais de vidéos sur leurs essais et tribulations sur leur site web, et également sur le site très prisé de partage de vidéos, YouTube. Le consortium, composé de 15 scientifiques, pourra ainsi montrer au grand public ce dont la science est vraiment faite. De plus, la nouvelle génération se sentira peut-être plus attirée par une carrière scientifique.

L'idée principale du projet est d'utiliser une technique innovante de plasma pour modifier la surface des nanotubes de carbone, et pour construire des structures métalliques de quelques atomes à ajouter sur la surface des tubes. Ces matériaux hybrides de nanotubes métalliques pourraient avoir un potentiel énorme pour une utilisation dans les capteurs de gaz.

D'après une estimation, des millions de ces nanotubes pourraient être transformés en une pâte, qui serait ensuite étalée en fines couches sur les électrodes imprimées sur un petit carré de plastique. Les scientifiques affirment pouvoir développer ce procédé en l'un des dispositifs les plus petits, les moins coûteux et les plus sensibles qui soit. Il pourrait détecter toutes sortes de gaz, du plus dangereux au plus commun. Le dispositif mis en oeuvre pourrait ensuite être commercialisé par le partenaire privé impliqué dans le projet.

Dans ce projet hors du commun, les scientifiques, chacun doté de sa propre caméra, visent à entraîner le grand public dans leur voyage scientifique, et à partager l'expérience que représente la science.

Les participants au projet ont fait équipe avec le Vega Science Trust, réputé pour sa création de films scientifiques. Le Trust a, à son tour, présenté les partenaires du projet à Ed Goldwyn, le premier producteur ayant réalisé des documentaires vidéo sur la BBC (British Broadcasting Corporation).

«Nous espérons sincèrement ouvrir le dialogue par l'intermédiaire du site web», déclare Chris Ewels, coordinateur en communication scientifique du projet nano2hybrids.
«Le site web est une expérience parallèle aux autres expériences scientifiques. Divers partenaires du projet ont des idées bien différentes des personnes avec lesquelles ils/elles souhaitent communiquer», a-t-il ajouté.

Jusqu'à présent, les scientifiques impliqués dans le projet ont publié 16 vidéos sur YouTube, consultées par plus de 1000 personnes. Les enregistrements sont également disponibles sur le site web du projet.

Bien que le contenu scientifique de haute qualité disponible sur YouTube soit encore limité, le projet nano2hybrids pourrait contribuer à faire basculer cette tendance.

Pour de plus amples informations, consulter:

http://www.nano2hybrids.net/index.php
http://www.youtube.com/results?search_query=nano2hybrids
http://cordis.europa.eu/nanotechnology/

Source : Consortium du projet nano2hybrids et Société américaine de chimie

Une étude de la Commission européenne consacrée à l’essor économique des nanotechnologies, révèle que celles-ci pourraient bien supplanter les biotechnologies et être aussi génératrices de profits que les technologies de l’information et de la communication (TIC). Les auteurs du document recoupent les études menées sur l’essor économique des nanotechnologies, en évaluent les conclusions et cherchent à localiser les secteurs présentant le plus fort potentiel économique. Ils dressent également une comparaison entre l’Europe et ses concurrents dans le secteur des nanotechnologies.

Cette étude identifie les produits optimisés à l’échelle nanométrique comme le secteur appelé à dominer le marché dans l’avenir. « Les estimations portant sur l’ensemble du secteur de la nanoélectronique s’établissent à environ 226 milliards d’euros pour 2015 (contre 40 milliards d’euros en 2006) et couvrent les semi-conducteurs, les ultracondensateurs, le nanostockage et les nanocapteurs. Ce rapport prévoit également une croissance substantielle du côté des nanomatériaux, et notamment des nanoparticules, nanorevêtements et nanostructures latérales. Le marché de l’administration médicamenteuse optimisée à l’échelle nanométrique devrait également croître de 50 % annuellement jusqu’en 2012.

Cependant, comme l’expliquent les auteurs du document, aucune de ces projections ne prend en compte l’adhésion du public à l’égard des nanotechnologies. « L’expérience montre qu’il convient de prendre en considération les attentes et craintes des citoyens, ainsi que leur perception des risques et des bénéfices, étant donné qu’elles ont un important impact sur l’approbation de ces nouvelles technologies par le marché et peuvent décider de leur succès ou de leur échec commercial », peut-on lire dans le document.

L’aversion des consommateurs pour les nanotechnologies ne doit cependant pas être surestimée, comme le montre clairement une enquête dirigée par Steven Currall, professeur de management au London University College, publiée dans la revue Nature Nanotechnology. L’étude, qui s’appuie sur les réponses de 5 500 questionnaires, est la plus importante jamais réalisée sur la question. Cette étude montre que les consommateurs sont tout à fait prêts à recourir aux nanotechnologies, y compris dans le cas où celles-ci seraient contenues dans des cosmétiques et des médicaments, tant qu’ils sont certains d’en retirer des bénéfices (praticité, coût, santé...). Et « plus les bénéfices potentiels sont importants, plus les consommateurs sont prêts à tolérer les risques », constate Currall.

Il est toutefois absolument nécessaire que l’Etat et les scientifiques multiplient les initiatives et les instances de concertation et d’information pour désamorcer les peurs et les hostilités souvent de nature irrationnelle que peuvent susciter les nanotechnologies.

Si le grand public comprend et accepte le développement des nanotechnologies, celles-ci sont susceptibles de créer de nombreux emplois, souligne cette étude. « À la différence des biotechnologies, la plupart de ces entreprises de "nanotech" opéreront dans des secteurs où la taille compte moins que la R & D, la production ou la commercialisation. Une fois leur percée technologique accomplie, elles ne seront pas forcément condamnées à être rachetées par une entreprise plus importante », souligne le rapport.

Il reste qu’en matière de financement, l’Europe est devancée par ses concurrents, principalement en raison de la faiblesse des investissements consentis par le secteur privé. Le financement public soutient en revanche la comparaison par rapport à ce qui se fait ailleurs. L’Europe doit par ailleurs observer les évolutions dans des pays comme la Chine, l’Inde et la Russie. L’avenir de l’Europe dépendra donc, dans une large mesure, de son excellence scientifique et de sa capacité à retenir la meilleure main-d’oeuvre et les meilleurs spécialistes en nanotechnologies, ainsi qu’à mettre en place des infrastructures compétitives.

Parmi les dernières applications en date, dans le cadre du projet CANVAD, les chercheurs sont parvenus à développer au niveau nanolitographique des nanotubes alignés, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles possibilités dans le domaine des télécommunications au sol et par satellite.

Aux Etats-Unis, John Rogers, professeur de chimie de l’Illinois, a développé une technique d’impression qui leur permet de combiner une grande variété de nanostructures, telles que des nanotubes de carbone. Cette technologie peu onéreuse permet de créer des dispositifs optiques et électroniques multicouches et à rendement élevé. Elle ouvre également la voie vers une nanoélectronique souple.

En biologie, les nanovecteurs et nanoparticules (de silice, d’or ou d’oxyde de fer) ouvrent également de grands espoirs, notamment dans la lutte contre le cancer. En outre, dans un rapport passionnant rapport de prospective consacré aux applications médicales des nanotechnologies, les meilleurs experts de ce domaine envisagent très sérieusement pour 2025 la possibilité d’injecter dans le corps humain des nanosystèmes autonomes qui pourront à la fois analyser et diagnostiquer les anomalies au niveau cellulaire puis élaborer et délivrer les nanothérapies nécessaires à la guérison des malades.

Ces prévisions viennent d’être étayées par deux présentations soutenues dans le cadre de la conférence 2007 "NSTI Nanotech" à Santa Clara (Californie, USA). Des chercheurs ont présenté les résultats de leurs recherches de pointe qui montrent que les nanotechnologies peuvent favoriser la régénération de cellules nerveuses. La première méthode, développée à l’Université de Miami, utilise des nanoparticules magnétiques (MNPs) afin de créer une tension mécanique stimulant la croissance et l’élongation des axones au niveau des neurones.La seconde méthode proposée par l’Université de Californie, utilise des nanofibres alignées contenant un ou plusieurs facteurs de croissance et servant de matrice bioactive pour la croissance des cellules nerveuses. Les chercheurs californiens ont développé une technologie qui permet de déposer des nanofibres alignées dans la même direction et de les rendre bioactives par l’ajout de facteurs de croissance. Ils sont parvenus par cette méthode, à faire croître de 4 millimètres en 5 jours des neurones de rat en culture le long de cette matrice !

Ces recherches, bien qu’à un stade préliminaire, confirment les potentialités extraordinaires de la nanomédecine et ouvrent des perspectives thérapeutiques tout à fait nouvelles dans le traitement de lésions cérébrales et de maladies neurodégénératives graves face auxquelles la médecine reste pour l’instant désarmée.

On le voit, à l’approche du cinquantenaire du discours historique de Feynman en 1959, les nanotechnologies sont déjà en train de révolutionner l’ensemble des domaines de connaissances scientifiques et techniques. Dans moins de 20 ans, ces technologies de l’infiniment petit auront transformé notre monde et notre vie quotidienne à un point que nous pouvons à peine imaginer aujourd’hui. Souhaitons que la France se donne, au cours de la prochaine législature, les moyens de rester dans cette compétition économique, technologique mais aussi politique majeure qui déterminera le rang et la puissance des nations à l’horizon 2025.

Rapport de la commission europeenne

Source : René Trégouët

Le problème des interconnexions devient un facteur de plus en plus pénalisant pour l'augmentation de la densité d'intégration des circuits intégrés. La conductivité électrique très élevée des nanotubes de carbone, leur excellente conductivité thermique et leurs très faibles dimensions sont des propriétés très attractives pour qu'on envisage de les exploiter pour les interconnexions. Des études antérieures ont montré que des nanotubes empilés pourraient un jour remplacer le cuivre comme conducteur électrique, si toutefois on parvient à réaliser des assemblages de nanotubes très denses. Des scientifiques du Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, NY) ont proposé une méthode astucieuse pour comprimer les nanotubes les uns contre les autres après leur fabrication afin d'augmenter leur densité.

Les scientifiques ont tout d'abord préparé une couche de SiO2 sur laquelle ils ont gravé des motifs circulaires à l'aide d'un masque de Ti/Au. La croissance des nanotubes multiparois est réalisée par dépôt en phase vapeur (CVD), les surfaces de Ti/Au n'étant pas favorables à la croissance des nanotubes, seules les surfaces exposées de SiO2 sont recouvertes de forêts de nanotubes, perpendiculaires au substrat, l'ensemble formant une surface recouverte de nombreux cylindres constitués de nanotubes agglomérés. Le substrat où reposent les paquets de nanotubes est ensuite immergé face vers le bas dans une solution d'alcool isopropylique qui s'évapore progressivement dans l'atmosphère. Lors du retrait progressif du liquide, les nanotubes se contractent par action des forces de capillarité et restent agglomérés grâce aux forces de Van Der Waals.

La contraction des nanotubes les uns contre les autres permet une augmentation importante de la densité des nanotubes : à partir d'un paquet cylindrique de 500 micromètres diamètre, les chercheurs ont formé un agglomérat quasi cylindrique de 100 micromètres de diamètre, soit une augmentation de la densité des nanotubes d'un facteur 25. Cette technique reste cependant à améliorer car les chercheurs ont observé qu'il reste encore des espaces vides entre les nanotubes, ce qui peut limiter les applications pour les interconnexions.

Source : http://news.rpi.edu/update.do

Comme chaque année, la Technology Review, du MIT, publie sa sélection des 10 technologies les plus innovantes et les plus susceptibles de transformer l'industrie et la recherche et de bouleverser nos modes de vie.

Il est également intéressant de rappeler les 10 technologies émergentes qui avaient été sélectionnées par le MIT en 2006. On constate que sur les deux dernières années, 10 des 20 technologies retenues concernent les sciences du vivant (6 en 2006 et 4 en 2007). On remarque également la rapide montée en puissance des nanotechnologies (6 technologies sur 20 depuis 2 ans), qui s'imposent de manière transversale dans l'ensemble des champs disciplinaires scientifiques et techniques.

Les 10 technologies émergentes en 2007

La nano-cicatriation , qui utilise des microfibres de peptides pour former un liquide capable de stopper presque instantanément une grave hémorragie ;

Le contrôle des cellules neuronales qui devrait permettre, d'ici quelques années, de disposer de traitement ciblées plus efficaces contre des pathologies psychiatriques sévères, comme la dépression profonde ;

L'analyse unicellulaire. L'analyse de différentes cellules permet à des chercheurs de distinguer une population uniforme des cellules et un groupe de cellules ayant une concentration différente en protéines. La capacité d'identifier de telles différences a pu être essentielle aux maladies d?arrangement telles que le cancer ou le diabète. L'AU vise à mieux comprendre pourquoi chaque cellule produit de manière différente protéines, lipides, hormones, afin de mettre au point des traitement plus ciblées pour des maladies comme le cancer ou le diabète.

Les moniteurs médicaus personnalisés : pour John Guttag, du MIT, l'idée est d'utiliser des ordinateurs pour automatiser l'interprétation de certaines données médicales complexes comme les ondes cérébrales ou les électrocardiogrammes. Confrontés à des données toujours plus abondantes, les médecins ont besoin de comprendre rapidement les tendances qui s'en dégagent. Le logiciel peut être la clé d'une médecine plus précise et plus personnelle. En surveillant l'activité cérébrale d'un patient, l'appareil de John Guttag lui a par exemple permis de voir se former les crises d'épilepsie et donc de les prévenir.

La distribution vidéo en P2P : à l'heure où, selon CacheLogic, la vidéo sur l'internet représenterait 60 % du trafic total et pourrait, selon le chercheur et entrepreneur Hui Zhang, monter à 98 % d'ici deux ans.

La distribution vidéo en P2P pourrait devenir l'application qui permettrait de résoudre bien des problèmes de charge sur le réseau. A l'université de Cornell, Paul Francis teste Chunkyspread, un système P2P multicast. Et pour s'assurer que les fournisseurs d'accès ont intérêt à accepter le trafic P2P, Hui Zhang, avec Rinera Networks leur permet d?identifier les données P2P qui transitent sur leurs réseaux pour les compter, leur affecter des degrés de priorité, voire les tarifer.

Les nano-chargeurs solaires : les cellules photovoltaïques utilisent des semi-conducteurs en silicium monocristallin pour convertir l'énergie lumineuse en courant électrique, une technologie coûteuse et peu efficiente. Des chimistes pensent que des semi-conducteurs de cristal de quelques nanomètres de large pourraient diviser par 10 le prix de revient de l'énergie solaire et la rendre, d'ici 10 ans, aussi compétitive que les combustibles fossiles.

La réalité augmentée : Pour les applications mobiles la technologie est déjà là, explique Steven Feiner, directeur du Laboratoire Computer Graphics and User Interfaces de l'université de Columbia en faisant référence aux travaux de Nokia sur les application de la réalité augmentée mobile (MARA).

La révolution de l'invisible : certains « métamatériaux », ou matériaux composites dont les structures sont déterminées avec précision, présentent des caractéristiques inexistantes dans la nature comme celle de détourner les ondes lumineuses et donc de rendre les objets invisibles à des capteurs.

La nanotechnologie pour les antennes optiques : des antennes optiques qui concentrent la lumière à un niveau nanométrique pourraient permettre de démultiplier la capacité de stockage des supports optiques existants.

L'image numérique reconstruite : Richard Baraniuk et Kevin Kelly, de la Rice University, pensent que grâce à de nouveaux composants logiciels et matériels, nos appareils photos deviendront plus petits et plus rapides, tout en consommant moins d'énergie et en prenant des photos en très haute résolution.

Comment ? Au lieu de faire enregistrer la lumière par des millions de capteurs, puis de compresser les données, leur appareil s'appuie sur un capteur unique, qui capture un petit pourcentage de l'information transmise par l'objectif, ce qui permet à un logiciel de reconstruire l'image à une très haute résolution.

Cette technique baptisée "Sensation Compressée" (Compressed sensing)) pourrait révolutionner l'imagerie médicale d'ici 2 ans et permettre aux téléphones mobiles et PDA de produire des images de haute qualité de la taille d'un poster.