Les 70 dernières années ont vu notre façon de vivre et de travailler transformée par deux petites inventions. Le transistor électronique et la puce électronique sont ce qui rend possible toute l'électronique moderne, et depuis leur développement dans les années 1940, ils sont devenus plus petits. Aujourd'hui, une puce peut contenir jusqu'à 5 milliards de transistors. Si les voitures avaient suivi le même chemin de développement, nous serions maintenant en mesure de les conduire à 300, 000mph et ils ne coûteraient que 3 £ chacun.

Mais pour continuer ce progrès, nous devons être en mesure de créer des circuits sur le très petit, échelle nanométrique. Un nanomètre (nm) est un milliardième de mètre et ce type d'ingénierie implique donc la manipulation d'atomes individuels. Nous pouvons le faire, par exemple, en tirant un faisceau d'électrons sur un matériau, ou en le vaporisant et en déposant les atomes gazeux résultants couche par couche sur une base.

Le vrai défi consiste à utiliser ces techniques de manière fiable pour fabriquer des dispositifs nanométriques fonctionnels. Les propriétés physiques de la matière, comme son point de fusion, conductivité électrique et réactivité chimique, deviennent très différents à l'échelle nanométrique, Ainsi, la réduction d'un appareil peut affecter ses performances. Si nous pouvons maîtriser cette technologie, cependant, alors nous avons la possibilité d'améliorer non seulement l'électronique, mais toutes sortes de domaines de la vie moderne.

1. Des médecins à l'intérieur de votre corps

La technologie de fitness portable signifie que nous pouvons surveiller notre santé en attachant des gadgets à nous-mêmes. Il existe même des prototypes de tatouages ​​électroniques capables de détecter nos signes vitaux. Mais en réduisant cette technologie, nous pourrions aller plus loin en implantant ou en injectant de minuscules capteurs à l'intérieur de notre corps. Cela permettrait de capturer des informations beaucoup plus détaillées avec moins de tracas pour le patient, permettant aux médecins de personnaliser leur traitement.

Les possibilités sont infinies, allant de la surveillance de l'inflammation et de la récupération postopératoire à des applications plus exotiques dans lesquelles les appareils électroniques interfèrent réellement avec les signaux de notre corps pour contrôler la fonction des organes. Bien que ces technologies puissent sembler appartenir à un avenir lointain, des entreprises de soins de santé de plusieurs milliards de dollars telles que GlaxoSmithKline travaillent déjà sur des moyens de développer ce qu'on appelle des « électro-eutiques ».

2. Capteurs, capteurs, partout

Ces capteurs s'appuient sur des nanomatériaux et des techniques de fabrication nouvellement inventés pour les rendre plus petits, plus complexe et plus économe en énergie. Par exemple, des capteurs aux traits très fins peuvent désormais être imprimés en grande quantité sur des rouleaux de plastique souples à faible coût. Cela ouvre la possibilité de placer des capteurs à de nombreux points sur l'infrastructure critique pour vérifier en permanence que tout fonctionne correctement. Des ponts, les avions et même les centrales nucléaires pourraient en bénéficier.

3. Structures d'auto-guérison

Si des fissures apparaissent, la nanotechnologie pourrait jouer un rôle supplémentaire. Changer la structure des matériaux à l'échelle nanométrique peut leur donner des propriétés étonnantes - en leur donnant une texture qui repousse l'eau, par exemple. À l'avenir, les revêtements ou additifs nanotechnologiques auront même le potentiel de permettre aux matériaux de « cicatriser » lorsqu'ils sont endommagés ou usés. Par exemple, la dispersion des nanoparticules dans un matériau signifie qu'elles peuvent migrer pour combler les fissures qui apparaissent. Cela pourrait produire des matériaux d'auto-guérison pour tout, des cockpits d'avions à la microélectronique, empêcher les petites fractures de se transformer en grandes, fissures plus problématiques.

4. Rendre le big data possible

Tous ces capteurs produiront plus d'informations que nous n'en avons jamais eu à traiter auparavant. Nous aurons donc besoin de la technologie pour les traiter et repérer les modèles qui nous alertent en cas de problèmes. Il en sera de même si nous voulons utiliser les « big data » des capteurs de trafic pour aider à gérer les embouteillages et prévenir les accidents, ou prévenir le crime en utilisant des statistiques pour répartir plus efficacement les ressources policières.

Ici, la nanotechnologie contribue à créer une mémoire ultra-dense qui nous permettra de stocker cette richesse de données. Mais c'est aussi l'inspiration d'algorithmes de traitement ultra-efficaces, chiffrer et communiquer des données sans compromettre leur fiabilité. La nature a plusieurs exemples de processus de mégadonnées exécutés efficacement en temps réel par de minuscules structures, comme les parties de l'œil et de l'oreille qui transforment les signaux externes en informations pour le cerveau.

Les architectures informatiques inspirées du cerveau pourraient également utiliser l'énergie plus efficacement et lutteraient donc moins contre l'excès de chaleur - l'un des principaux problèmes liés à la réduction du rétrécissement des appareils électroniques.

5. Lutter contre le changement climatique

La lutte contre le changement climatique signifie que nous avons besoin de nouvelles façons de produire et d'utiliser l'électricité, et la nanotechnologie joue déjà un rôle. Il a contribué à créer des batteries capables de stocker plus d'énergie pour les voitures électriques et a permis aux panneaux solaires de convertir plus de lumière solaire en électricité.

L'astuce commune dans les deux applications est d'utiliser la nanotexturation ou des nanomatériaux (par exemple des nanofils ou des nanotubes de carbone) qui transforment une surface plane en une surface tridimensionnelle avec une surface beaucoup plus grande. Cela signifie qu'il y a plus d'espace pour les réactions qui permettent le stockage ou la génération d'énergie, afin que les appareils fonctionnent plus efficacement

À l'avenir, les nanotechnologies pourraient également permettre aux objets de récupérer l'énergie de leur environnement. De nouveaux nano-matériaux et concepts sont en cours de développement qui montrent un potentiel de production d'énergie à partir du mouvement, léger, variations de température, glucose et d'autres sources avec une efficacité de conversion élevée.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.