Nanotechnologies et aspirations citoyennes - Simone Cassette Collectif Citoyen Nano Saclay - AVICENN
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Nanotechnologies et aspirations
citoyennes
Simone Cassette
Collectif Citoyen Nano Saclay - AVICENN
Collectif nano Saclay
Pour un débat citoyen sur le Plateau de Saclay Newsletter
2014 L’écho des nanos
Créé en 2010 suite au débat public sur les nanotechnologies par des habitants et
professionnels du Plateau de Saclay et des environs
Objectif: animer une démarche citoyenne de recherche Des conférences et
de l’information. Evaluer en quoi les nanotechnologies des débats
servent l’intérêt général et les enjeux qui y sont
attachés.
Dialogue avec les Débat public à Orsay
établissements NANOTECHNOLOGIES
scientifiques et les Débat
Quelspublic àla santé ?
enjeux pour
entreprises, les
Orsay
décideurs politiques
Nanos et crèmes solaires Ville connectée
Ville intelligente?
VILLE
CONNECTÉE,
VILLE
INTELLIGENTE ?
ONG mobilisées au niveau européen
Avicenn
Veille scientifique, juridique & médiatique
pour une information citoyenne ONG mobilisées au niveau
Site d'info http://veillenanos.fr Médiation
Institutions en
France, Europe
ONG mobilisées au niveau européen
ONG mobilisées au niveau européen
2016
BD nano en 2017
http://veillenanos.fr/wakka.php?wiki=NanoActeurs 20
Les réseaux sociaux
Sommaire 1. Les nanotechnologies, qu’est-ce que c’est ? Définitions, enjeux, finalités 2. Nanotechnologies et société: recherche (éthique), industriels (bénéfices/risques et produits de consommation), réglementation (associations, institutions) 3. Exemples : nanoélectronique, lego moléculaire , nanomédecine Conclusion
Les nanotechnologies: un champ très particulier
• défini par une échelle de Matériaux Biologie
dimension (1 nanomètre = 1
millionième de millimètre) Nano
• Multidisciplinaire technologies
Chimie Physique
Métrologie
Informatique
Une très grande variété d’objets, de pratiques et d’usages
Des applications dans presque tous les secteurs industriels
Associées à l’innovation, à la « révolution numérique »
Se traduisent souvent pour le grand public en termes de « scoop
médiatique »
Mais insidieusement les nano produits ont envahi notre quotidien.
Le caractère invisible à l’œil nu des « nano objets » a tendance à créer un
climat anxiogène
Enthousiasme ou refus !
Définitions : L’échelle Nano 1 nm= 10-9 m
1 millionième de mm
0,5 m
L’infiniment petit se mesure à Trappes - Le Parisien 01/03/18 10:45
FICHE NOUVEAUTÉ
INSTRUMENTATION
L’infiniment petit se mesure à Trappes Scientifique
Microscopie Electronique à Balayage
POLITIQUE ÉCO SOCIÉTÉ FAITS DIVERS
HITACHI
MA VILLE SPORTS LOISIRS M'ABONNER
SU 70
Echelle nano Expérience, innovation, fiabilité :
Fort d’une expérience de plus de 35 ans dans la microscopie
1Echelle nano
à balayage haute résolution, Hitachi introduit le SU70, une solution
à 100 nm
combinant l’ultra haute résolution et des performances analytiques sans
compromis.
1à 100 nm
SU 70, la solution de référence :
• Résolutions garanties sur site à
haute et basse tensions : 1 nm à 15 KV
- 1,6 nm à 1KV
• Système de détection SE, BSE, STEM,
optimisé pour l’observation d’échantillons
fragiles
• Courant
Trappes, ce mardi. Inauguration de l’Institut de métrologiede sonde
pour ajustable en continu
les nanotechnologies par Delphine Gény-
jusqu’à
Stephann, secrétaire d’Etat auprès du ministre 100nA et des Finances. Ici, le microscope à force
de l’Economie
atomique métrologique, l’unique exemplaire•en France, utilisé
Chambre pour étalonner
analytique les instruments
polyvalente avec portsded’accès
mesure de
nanoparticules.
pour EDS, LP/Aurélie
WDS, EBSD,Fouloncathodoluminescence
• Platine eucentrique grands déplacements
motorisée 5 axes avec logiciel de navigation
• Groupe de pompage entièrement sec avec doigt
froid et sas intégrés d’origine
Le laboratoire LNE
Nanotech regroupe ses
Pour en savoir plus :
activités liées aux N'hésitez pas à nous contacter afin d'obtenir plus
d'informations sur le SU 70 ou si vous souhaitez tester
⇒ gouttes d’eau
⇒ gouttes
restentd’eau
sphériques, roulent surroulent
restent sphériques, la feuille
sur emportant les sal
la feuille emportan
Idem pour feuille
Idemde choux,
pour Mimer
feuillede la nature
decapucine,
choux, de de : les animaux,
tulipe…libellule,
capucine, les plante
papillon…
de tulipe…libellule, papill
Applications :Applications : surfaces auto-nettoyantes
surfaces auto-nettoyantes (vitres, béton…)…peinture
(vitres, béton…)…peintures…vête
Les nanotechnologies
1- Effet feuille de Lotus. / Nanomatériaux Mimer la nature : les anim
La feuille de lotus jamais mouillée et toujours propre
1- Effet feuille de Lotus.
car motifs en relief de taille nanométrique La feuille de(= planche
lotus à clous)et toujours propre
jamais mouillée
Evolution de l’humanité
⇒ gouttes d’eauen fonction
restent
2- Effet de la maîtrise
sphériques,
Geyko. roulent
car des
motifs sur
en lamatériaux
relieffeuille et desles (=saletés.
emportant
de taille nanométrique planche à clous)
.....
hautes températures2- Effet
Idem pour : âgeGeyko.
feuille dechoux,
de pierre, decapucine,
bronze, âged’eau
⇒ gouttes de restent
fer (1000°C°)
sphériques, puis
roulentère
sur la feuille emportan
Geyko =depetit lézard desetulipe…libellule,
colle sur toutes papillon…
surfaces lisses.
du siliciumApplications
pour Geyko
l’ électronique
= petit
: surfaces (2000
lézard °C)
se colle
auto-nettoyantes
Idem sur toutes
pour feuille surfaces
de choux, lisses.
de capucine,
(vitres, béton…)…peintures…vêtements.
de tulipe…libellule, papillo
Doigts des pattes recouverts
Applications : surfacesde nano-poils(vitres,
auto-nettoyantes => adhésion vento
béton…)…peinture
Doigts des pattes recouverts
Waals) Mimer
~14 000 la naturede
poils de nano-poils
: les animaux,
5 µm les plantes… se terminent (fo
=> adhésion
de diamètre/mm2 ventouse par
Les « Technologies Waals) émergentes
3- Effet Papillon
~14 000 poils»de 5 µm de diamètre/mm2 se terminent par des fib
Applications
: Morphos bleus (bleu :électrique)
robots tous terrains, spatial, militaire…
Apport de la chimie Applications
Structure douce etavec
en écailles des: lamelles
robots tous terrains,
biotechnologies
nanométriques : spatial, militaire…
2- Effet Geyko.
moins d’énergie, imitation de la nature matériaux
= miroir à facettes => interférences lumineuses,
2- Effet Geyko. Geyko = petit lézard se colle sur toutes surfaces lisses.
couleurs flamboyantes.
plus performants
Geyko car
Idem pour conçus
= coléoptères
petit brique
lézard
(cétoines…),par
se colle brique
sur(paon
oiseaux toutes
Doigts surfaces
des
et autres), pattes lisses. de nano-poils => adhésion vento
recouverts
poissons…
Waals) ~14 000 poils de 5 µm de diamètre/mm2 se terminent par
pour les propriétés
Doigts recherchées.
des
Applications : cosmétiques (Jacques
pattes recouverts
(pour deLivage)
nano-poils
ne plus utiliser => adhésion ventouse (forces de Van
pigments chimiques).
Applications : robots tous terrains, spatial, militaire…
Waals) ~14 000 poils
4-Toile d’araignée : de 5 µm de diamètre/mm2 se terminent par des fibres de 200 n
Applications : robots
fil très solide (5 fois tous
+ résistant
7 queterrains, spatial,
acier), très léger militaire…
(1,3 g/cm 3),
Pour les nanomatériaux:
étirable. 15 à 20 fils élémentaires enchevêtrés de 50 nm.
7
m
Applications : militaire (gilets pare-balles légers, remplacer Kevlar). mouche
Nouveaux procédés
Fils chirurgicaux. Cordes. de synthèse,
« bottom upgénétique
Modification / top down: chèvres»pour avoir protéine
7
de soie sécrétée par l’araignée dans le lait,
Matériaux bio inspirés mo
vers à soie. Fibre nouvelle : BioSteel (Nexia Biotechnologies).
5-Propriétés nouvelles
Nacre des coquillages ou décuplées
: nanostructure qui évite les fissures (feuillets d’aragonite et
protéine). Nacre est 3000 fois plus résistance que aragonite (carbonate de Ca).
7
Nouveaux outils de caractérisation
Moules, huitres, escargots, nautiles… mouche araignée gey
6- Plantes carnivores : couche de cire avec nanocristaux = piège pour les
insectes
8 qui ne peuvent
Les nanoparticules dans lapas ressortir, ils
vie quotidienne. glissent
UTL et lese20noient
Palaiseau dans Nicole
janvier 2011. les sucs digestifs.
PROUST et André PICOT
r
! Reconstruction de su
N
n vie
a
0j 2
le
au
ise
ala
Les nanomatériaux : définition
UTL CBMN
P
.
ISM-NEO
ne Les nanotubes
Une définition Pointes
complexe,quantiques
controversée, variable avec la réglementation fullerènes, Gra
ie n
tid
LP2N
o
qu
une dimension externe est à l’échelle Mécanique, Ele
ie
Fluorescence, Optique
v
es ISO : un matériau dont au moins
a
n n
T sl
une structure interne ou de surface à Administration
rè Sa
sUd
nanométriqueImagerie
ou qui possède
cellulaire
lle R leO
Structure cage (fullerène)
Fu icPu
médicaments
ret
poal
l’échelle nano. Nano objets dont 1, 2 ou 3 dimensions < 100 nm
i
o c
nN
1
s 7n.a
2L0e
6
Nanoparticules Nanocristaux
d
ts
en
gem ro is métal, oxyde, …
Encadré 1
n a
Nanoparticules métalliques (Au, Pt,
p
Nanoparticules
rra i -
lt TC
Carbone Des propriétés optiques remarquables dominées p
a u
Ag)
3 m N
lières à la nature semi-conductrice de Electronique, o
i Les nanocristaux doivent leurs propriétés optiques particu-
o leurs composants asso-
Electronique, Conductivité, Optique,
a r
ciée à la taille nanométrique de leur cœur (figure 1).
o-p
catalytique, Imagerie moléculaire.
n Filtres UV
Nanotubes Graphène
o m
C Séminaire DIFOP mars 2010
NT
ISM-CASH LP2N (IOA) Figure 3
LOMA, ISM-C2M ! ReconstructionNanocouches
de surface et du tro
(illustré
EPOC-Arcachon MFP
Figure 1 - Les nanocristaux semi-conducteurs colloïdaux que nous uti-
recombin
de la tai
Nanofils (Si, Ag..) lisons sont constitués d’un cœur de séléniure de cadmium (CdSe), et
d’une coquille de sulfure de zinc (ZnS).
LCPO
rouge) d
Nano polymères : PLGA
Dans un matériau semi-conducteur caractérisé par une bande
A tempé
interdite E , des électronsAdministration
de nano
N
e : Lipides, liposomes, g de la bande de valence peuvent être
excités dans des états de la bande de conduction par absorption
proche
bon des médicaments,
d’un photon ayantmatériaux
une énergie E supérieurede eà E (figure 2).
Dans un cristal de dimensions macroscopiques, un électron de la
de cara
g
spectre
ar C dispositifs médicaux,
bande de conduction et unetc.trou de la bande de valence peuvent
s’apparier par interaction coulombienne pour former un état lié.
celui d’
d’une l
Nacre de d’ab
(figure
molécu
Nanoparticule Nanofibre Nanofeuillet
Nanomatériaux
Agrégats
Nanomatériaux : sous quelle forme ? Les nanocristaux semi-conducteurs
Agglomérats Matériaux
fluorescents font leur gamme
s Nano-objets
Nanopoudres agrégats, agglomérats
Lorsque des matériaux semi-conducteurs sont préparés sous forme de grains nanométriques,
des effets quantiques apparaissent du fait de leurs faibles dimensions. Éclairés en ultraviolet,
ces nanocristaux émettent de la lumière dont la couleur varie en fonction de leurs tailles.
nanostructurés Solutions
Il devient ainsi possible de fabriquer toute la palette des couleurs. Dotés de cette propriété,
les nanocristaux de semi-conducteurs, souvent appelés quantum dots, peuvent par exemple
être utilisés comme marqueurs luminescents de systèmes biologiques pour suivre l’évolution
de processus biologiques dans les cellules vivantes, ou encore comme marqueurs d’objets précieux
et de produits commerciaux.
Définitions
(Collège Chimie-Matériaux de la commission
d’enrichissement de la langue française)
Artechnique/CEA
Nano-Médecine"
Nanocristaux de semi-conducteurs de tailles différentes éclairés en ultraviolet.
• matériau nanostructuré
Matériaux contenant des nanoparticules Matériaux nanoporeux
y add CNTs to Polymers ?
• Définition : Nanomatériau
Parmitentdont certains
il faut souligner ceuxéléments de structure
les effets de taille spectaculaires que présen- d’énergie égale au gap. Cette énergie dépend du
les nano-objets, liés au matériau semi-conducteur sont de dimension
considéré. Dans les nano-
confinement quantique dans les nanocristaux de maté- cristaux, elle dépend en plus de la taille, ce qui permet
nanométrique.
Structuration interne
riaux semi-conducteurs. Quand la taille de ces der- de choisir la couleur de la lumière émise par le biais
niers diminue, leurs propriétés deviennent intermé- du paramètre taille. Toute la gamme du visible à
Incertitudes
•
:
Note : Les nanocomposites et dules nanoporeux sontsemi-conducteurs
des exemples de matériaux
diaires entre celles de l’atome isolé,aux niveaux d’énergie l’infrarouge est alors accessible.
En volume, en surface
discrets, et celles solide massif, où les niveaux se Les nanocristaux fluorescents peu-
recouvrent en bandes d’énergie, justifiant l’appella- vent être préparés par diverses techniques physiques
nanostructurés. tion d’atomes artificiels. En particulier, le confinement (épitaxie par jets moléculaires [encadré C], pyrolyse
quantique entraîne une augmentation de la différence laser…) ou par des voies de chimie douce.Leur condi-
d’énergie entre le dernier niveau occupé et le premier tionnement (déposés sur substrat, en solution) diffère
niveau vide, le gap (encadré). Cette ouverture du gap suivant la technique de synthèse,mais les concepts phy-
-santé,
a un effet considérable sur les propriétés optiques. En siques énoncés ci-dessus restent valables.Dans cet arti-
effet,un semi-conducteur soumis à une excitation peut cle,seront présentés deux exemples de nanocristaux de
se désexciter en émettant par fluorescence des photons semi-conducteurs élaborés soit sous forme colloïdale
CLEFS CEA - N° 52 - ÉTÉ 2005 55
perties1 -sécurité
-environnement
Functional Properties2
Nanotechnologies – 8 avril 2015
-co9.rd c1 rnb luarpgr§ur,1 ep acuasa;d e1 .ranbrpur tLIoL\ êu e?elenbtl? ul1cnu,nbù-Ind
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I.\BJ lsa rn1 ',ralaqcu sBd eu ap;eplcgp 'JnêJuunuo.-uoc e1 e,nb Jlor\llod Inos el
-.red 'cta 'alqurnp lueueddola,rgp a1 'acr,uas ur1(p tUoo np uoltcnp?r u1 '9t1cucgla,1
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-rÀua(l Jns slalle sa1 's9;9,ru no sgsoclclns senbst.t sa1 'slrnpo.rd xnBâ^noLI sêc ap
Des propriétés singulières à l’échelle nano.
sllrarua.\uocur sêl IS aJocua ?llncB,p ù-nld oe,\B esod as uorlsênb u1 « r uottuctlcldu
apac ap gplc?p sll-llro rneleruruoslroc êl no uaiolrc e1 lonb ug » : slollT lse leq.op
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'0tlrZ tclltrti;l ': I
Une surface spécifique très élevée => Nanomatériaux si > 60 m /cm3
'lualuoru ultruec un q 'la sacuussll?Lluoc sap lulê,[ -Iecupr\t? ]uoJ sanbgrluatcs 2sa1
ItnlltocJtut srri ..:- - -
'
i eprcgp m§ -ll([o âl.Il9ttt tu :.- - - -
La surface devient très grande pour un même volume. luuuâlUoJslrn: _- --
Le nombre d’atomes en surface est aussi bien plus grand. 'se;ncrpedoueu op olquosua -lurlottutt âl) â,'^..-- --
podder
un q euq0ouoq aprlos un,p âssed u0,nbsrol aurnloA rns aceyns np uotlelueLLr0nV '1'91 otnEl3
c-Illâtu q âlsâl ' -- -
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cube 1 cm Découpé en cubes de 100 nm d’arête -trocl se1u,'lr1lr:d,,.-.:'-
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ffi "l2 \: - -. -
êC-ttlOS ,1,1(),ltl5
S = 600 000 cm /cm3 = 60 m2/cm3 AJoillê ]Sâ tlt t l.: : . --
À
S = 6 cm2/cm3
Æ
sàp [-] - l)l âs ti 1. :. -
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Grande réactivité'aluul,rochur
chimique et biologique
luâr,\âp aSuurycg,p acr)Ur1s trn2l 'sêll'rc 1)l
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-y1.red sep ollrpt ap uorlclrp?l ul câ,\E êssloJc snssecord np ?tiorTrIJIô.1 anh ac q pual lIlâtutuâcât i,1Tr'.- _ _
-lB s uo 'luâsrlr7.rlllâu c1 rnb saprorlrccl sop llrr?s-rnpoJlur i ua rrarlur urr suup ittos;rcl Jllâl ô[) âJI,1,1 ]r - - - _
lrrunlloci ulr .raurrurli 12 'aldruaxa rucl 'aqcraqc rro nbs,to'1 seprcrtlucloueu op "Inatpsll lue,rncd Jê xllui-. - - -
-1tn.1 rucl ê?qcrêqôâr r^IrlJt?d tsa tub anbr^a1ue§r;- .ol:)IJns olloc s,InâillB,p ls^ê,) :'ptod s:rlncrl-rDtlotrr;tr - -
csl'l.s rll)llâlt)tit -. -' -
Effets
uos q lâ alunlo.\ uos- Q al-rodclEr ul uo nbsJol êcPlills errbsaluurïi-8 us^ uorq ouop lsâ
êêsr.\rp-B.rlln a;1-rr-rocl âp tur?.1 q tlrlp?-r lruuêttrur ull,p êlRtuaruupuoq onbtlstr?loBrBc u'l -uluolruu sêp si-:, ---
_
-
optiques 'arutuur!.tuc{ s9:ruc
;)l .lllS sâllllPilll-. - -
SslnOl :-âlllôlll::.: ..
§^â.rl3tu op s^ôurllluac ù^anblênb ap §^êrpllocl sêp êclêItltuoc âl r^ullp -Io,\l1orl ap aJU,I r-Dtl
tsa.u iI auuu;! Jsd §^9J-rPc sallQur ua âruq?P rnopuu-r13 'arpnoclorierr attn,p anbqlcgcls
oculrl'l§^ u1 alladdu uo nb ac lsa,c 'e1ur1u9! snlcl ororueltl ocl '3r.?llrnc âul-l sllup ]uêI]
Nanocristaux de semiconducteur sous UV: la
rnb eunlo.r 'oclno oJtQrurluac un.p -rr1-rucl q 'a1-.-uoladclu-r '1no1 e1 's?J.Ipc sârlQru 009
couleur émise dépend de la taille des cristaux. Nanostructures des ailes de papillon
otuosgrclar êclll.rlls rna'I saqnc êp sp;Brlllru êp pJurllmr rrn co.\r] aur[rJa] uo '?lÇ)c
lnacl alchuoc ti: :>--
3p §^ar1.?ruorrerr 0l êp r'êQl-lô Lrâ êiartBlu u1 laclnoogl) ri.nb"-ni snurtuoc uo rs sirJÛc -
ssJlorurtuso 0g êp acuIJrl§^ êLrn tuêLuê.\rlcâlloc ltro mb 'seqnc strlecl 000 I trrsrlqo sJllâlltlr,[) ]uo{ 1:- :- -
uo '?lgc êp o-rl.?turllut ul1,p xlluoo-rour rro oqllo ao cclnoc rro tuulralrrrurrr rùô sâ.r-Iuc rrrh s;aflrrup s,1J :r --'n
tio
Définitions, suite mais pas fin! f pro
d u c
o
es
Nanosciences, nanotechnologies"all" typ
n
di
an
...
3
La technologie nano a précédé la science !
Nanotechnologies : conception, manipulation, fabrication et caractérisation de
structures ou dispositifs de dimensions nanométriques ou utilisant des nano-
objets. Ingénierie contrôlée de la matière à l’échelle nanométrique.
Génériques, transversales…
Nanosciences : études des phénomènes et des matériaux dont les propriétés à
l’échelle nanométrique sont significativement différentes de celles observées
à plus grande échelle.
Mis en avant pour agréger des études qui s’effectuaient dans
d’autres domaines : chimie, biologie, physique, électronique…Nanotechnologies:
Usages et applications usages et applications
nano (2/2)
Nanomatériaux Nanodispositifs
Transport Cosmétiques Médical Nanoélectronique Optique
Transistors, Mémoires, capteurs… Nano laser
Energie
Alimentation Bâtiment Vie privée,
Invasifs Questions éthiques
Techniques
Loisirs Textiles intelligents
Risques sur santé et
environnement ?
Nanostructuration, mesure
novembre 2017 Source : Ministère de l'écologie, 2012 8Risques pour la santé ? Incertitudes et inquiétude
Exposition principale : inhalation et Absorption
ingestion
80% np 1 nm déposées dans nez Poumon Intestins Peau
et larynx s
50% np 20 nm dans alvéoles
Dissémination dans Elimination Système sanguin
l'organisme
Franchissement des barrières
biologiques: nasale, Autres organes : foie,
intestinale, hémato- reins, système nerveux,
encéphalique, placentaire placenta
Perturbation des métabolismes, inflammations Toxicité
(observées in vitro ou sur animal)Risques pour l'environnement ?
Nano TiO2
Nano Ag
Nano TiO2
Un intérêt qui peut-être limité par les
conséquences de la dissémination des
nanoproduits dans notre environnement.Définitions, suite et fin!
Des définitions réglementaires qui collent aux applications
Pour la Commission européenne et la France « …des particules libres, sous forme
d’agrégat ou sous forme d’agglomérat, dont au moins 50% des particules…
présentent une ou plusieurs dimensions externes se situant entre 1 nm et 100 nm »
Règlement Cosmétiques européen : un matériau insoluble ou bio-persistant,
fabriqué intentionnellement et se caractérisant par une ou plusieurs dimensions
externes, ou une structure interne, sur une échelle de 1 à 100 nm.
Règlement INCO (alimentation) = matériau présentant une ou plusieurs dimensions
de l’ordre de 100 nm ou moins, ou composé de parties fonctionnelles distinctes, soit
internes, soit à la surface, dont beaucoup ont une ou plusieurs dimensions de l’ordre de
100 nm ou moins, y compris des structures, des agglomérats ou des agrégats qui peuvent
avoir une taille supérieure à 100 nm mais qui conservent des propriétés typiques de la
nanoéchelle.
La révision de la définition européenne du terme "nanomatériau » est
annoncée comme "imminente" depuis... 2014 !
Un fort lobbying des industriels…Nanoparticules artisanales dans les anciens temps.
Un peu d’histoire pour comprendre les enjeux nanos
Avant JC : Chinois, Egyptiens (couleurs).
Après JC
IV siècle : Coupe romaine de Lycurgus (British Muséum Londres).
Coupe verte (a)
Les nanos,
(si éclairée de l’extérieur). Coupe romaine de
c’est pas
ou coupe rouge (b)
Lycurgus
nouveau
(si éclairée !
de l’intérieur). IV siècle,
British Museum
particules de Or, argent
50 nm
(70 % Ag + 30 % Au).
Eclairée de l’extérieur Eclairée de l’intérieur
IX siècle : céramiques lustrées, poteries (sels Ag et Cu chauffés en atmosphère
réductrice à T< 600°C => nanos sans le savoir).
9
Les nanos d’aujourd’hui
Les nanoparticules dans la vie quotidienne. Nicole PROUST ATC. Conférence CNanoS. 8 avril 2013.
1959 : cours de Richard Feynman, physicien américain « There's Plenty of Room
at the Bottom » : naissance du « nanomonde », de l’ingénierie à
l’échelle atomique.
1974 : Norio Taniguchi (Tokyo) fonde le mot Nanotechnologies dans une
conférence sur les composants électroniques.DES OUTILS TRÈS FINS ET PRÉCIS ture les électrons qui transitent grâce à l’effet q
L
Pour manipuler des objets aussi petits, les tunnel. Les variations de ce « courant tunnel » e
outils doivent être très fins et précis. sont enregistrées et traitées par un ordinateur E
a
Le microscope à effet tunnel est l’un des pre- fournissant une image du relief de la matière, d
miers instruments créés afin de « voir » les atome par atome (voir encadrés). d
atomes à la surface de la matière. Cet ins- Ses inventeurs, les Suisses Gerd Binnig et m
Des dates clés
l’
trument comporte une pointe métallique Heinrich Rohrer, du laboratoire de recherche «
extrêmement fine qui permet de cartographier, d’IBM à Zurich, ont été couronnés par le prix a
(u
Le microscope à effet tunnel
1980-1990 : développement des outils
STM (microscope à effet tunnel) et AFM Courant Pointe
d’électrons
(microscope à force atomique) Courant
d’électrons
Déplacements
La « manipulation » des atomes devient
Échantillon
accessible !
© CEA-LEM
Chaque « bosse » de
cette surface correspond
à une molécule.
1986: Eric Drexler publie « Engines of creation: the Coming era of
Infiniment petit : la science change d’échelle 18 w Le nanomonde Infini
Nanotechnology » assemblage d’atomes à volonté contrôlé par logiciel.
La science fiction prend le relais
et popularise les nanorobots!
2003 : publication d’un roman de Michael
Crichton « La proie » (Laffont) :
autoreplication de nanorobots échappés
d’un laboratoire.Années 2000 : un développement exceptionnel aux USA, en Europe Un véritable engouement pour les nanos aux USA L’administration Clinton lance la NNI (National Nanotechnology Initiative) en 2001. Budget 450 M$ en 2001, 2,1Mds en 2012. En 10 ans, 14 Mds seront investis. Vaste programme interdisciplinaire basé sur la convergence NBIC (Nanotechno, Biotechno, TIC et sciences Cognitives) est lancé pour stimuler la recherche et la croissance économique! Un contexte politique de mondialisation et de compétition: 1000 milliards d’euros par an pour 2010 à 2015 Les nanotechnologies sont la solution de tous les problèmes : santé, faim dans le monde, environnement, sécurité…Un des objectifs : améliorer les performances de l’homme ! L’Europe prépare aussi son plan stratégique sur les nanotechnologies Mais très tôt, l’impact social des nanotechnologies est mis en avant: • débats et controverses sur les applications • danger spécifique des matériaux à l’échelle nano.
Quelle évaluation des bénéfices ?
Les premiers
– Quelles questionnements
orientations depolitiques
/ évaluation des la sociétépubliques de
Europe:recherche
programmesnano ?
ELSA,Ethical Legal & Social Aspects (NANONORMA),
ciblés sur les risques (NANOSAFE), les SHS sont mobilisées pour
« accompagner » la technologie (rapport de la Royal Society en 2003)
– Recherches, promesses et applications nano :
En France, dès 2003, PMO à Grenoble dénonce
→ qui les évalue et sur quels critères ?
violemment les investissements de Minatec
à quelsl’INPG
(CEA). En réponse,
●
besoins proposent-elles
publie un manifeste de répondre ?
à quelle échéance
pour « une technologie
●
: court
au service de/ moyen / long terme ?
l’homme ». à qui profitent-elles ?
●
Quelle
quel est évaluation
●
leur coût réel ? pourdes bénéfices
l'entreprise ?
/ la société (ex
A partir de 2004, effervescence et mobilisation autour des nanos : organismes
: coûts de dépollution)
de recherche,valeur
DGA,ajoutée ; utile (OPECST),
institutions ou futile ? agences sanitaires, associations.
●
– Quelles orientations / évaluation des politiques publiques de
Publications de rapports, de livres de vulgarisation…C’Nano.
recherche nano ? ont-elles été examinées ?
– Les alternatives
Programme PNANO de l’ANR
autres solutions plus simples / sûres / économiques ?
●
Démarrage du soutien financier spécifique à la recherche nano
Nano = etmot
l'innovation
de passesociale ?
incontournable pour le financement
nano : !
●
– Recherches, promesses et applications 12
du-pat/
→ qui les évalue et sur quels critères ? 10
●
à quels besoins proposent-elles de répondre ?Des réponses / développement des nanos
Codes de bonnes pratiques : Santé sécurité travail USA (NIOSH) , Canada
(IRSST) , Nanocode européen, code UIC, CNRS avec INRS et CEA, ETUI (institut
syndical européen), BSI (UK).Utiles dans les labos et dans les entreprises pour
sensibiliser les chercheurs et les travailleurs aux risques…
Des chartes : CNRS (enjeux éthiques) en 2006. Pour la première fois un avis
du comité ne concerne pas la déontologie interne au CNRS mais à l’impact sur
la société des recherches menées dans les laboratoires. UNESCO (2008)..
------------
Programme NanoInnov lancé par N. Sarkozy en 2008: 3 centres d’intégration
- Saclay : électronique, médecine mais concrètement, 3 bâtiments…
- Grenoble: une plateforme nanosécurité bien équipée
- Toulouse : cancéropôle et aérospace (???)
- Nano écoleL’éthique s’invite dans le débat ! L’exploration des enjeux éthiques autour des nanos se limite trop souvent à la question des risques Or, la société a changé avec les OGM et les biotechnologies: les associations interrogent voire contestent les orientations de la recherche sur ces sujets. (Fondation Sciences Citoyennes, Sciences et démocratie, ...) La recherche est financée sur contrats ! Ne doit-elle pas servir la société? Le manque de toxicologues et de travaux financés dans ce domaine est reproché. Questions sur la priorité des investissements : les (nanos) technologies sont elles porteuses d’une vie meilleure pour demain? Conférence citoyenne IdF, Nanoforum du CNAM : des citoyens peuvent s’exprimer.
Grenelle de l’Environnement de 2007
Un débat public national !
Objectifs
• Informer l’ensemble de la population, recueillir ses interrogations, ses
attentes et ses suggestions, afin de disposer pour l’avenir d’éléments
d’appréciation susceptibles de guider les choix des décideurs.
• Cadre interministériel : écologie, économie, industrie, travail, recherche,
défense, santé, agriculture!
• Réflexion sur bénéfices, limites, utilité sociale, risques et craintes
• Identifier les priorités de l’action publique: soutien à la recherche,
exposition et toxicité, information et protection des travailleurs et des
consommateurs, contrôle et suivi…Le débat public national : octobre 2009- février 2010 Une cinquantaine de « cahiers d'acteurs »: associations ,agences santé et environnement, syndicats, organismes de recherche, industriels L'occasion pour beaucoup de découvrir et se positionner sur ce sujet
Des enjeux sociétaux ?
– Lors du débat public national de 2009-2010
Mais un
Des enjeux débat «?raté »
sociétaux
– Lors du débat public national de 2009-2010
Contestation des anti nanos
PMO
http://veillenanos.fr/wakka.php?wiki=DebatPublicNationalNanoFrance20092010 3
Mais pas seulement…
Un public peu informé et plutôt inquiet, l’enthousiasme des chercheurs n’est
pas toujours partagé.
Echanges entre spécialistes: loin des préoccupations des citoyens.
Les associations peu écoutées
Industriels: promesses en évacuant tous les risques …
(fédérations alimentation, cosmétiques nient toute utilisation des
http://veillenanos.fr/wakka.php?wiki=DebatPublicNationalNanoFrance20092010 3
nanomatériaux…ou dans des conditions sécurité optimales!)Déclaration annuelle des nanomatériaux
Les Conclusions du débat public
• Tous les laboratoires
Qui
Fortes préoccupations sur les risques, appel àdavantage de
hébergés à l’Université
de Bordeaux
transparence et à la mise en œuvre du principe de précaution
• Remplir le tableau
du recensement
Commentà
Enregistrement obligatoire des substances de nanomatériaux
l’état nanoparticulaire, fabriquées ou importées.
R-Nano.fr en 2013 Quand •
~ 1 500 déclarants et ~ 14 000 déclarations
10
~ 450 000 tonnes de nanomatériaux produits ou importés
~ 300 catégories chimiques différentes
Belgique et Danemark suivront la France
Création d’un comité de dialogue
ANSES « nano et santé »Le silence s’installe autour des nanotechnologies
La recherche : retour aux disciplines fondamentales !
Industrie : hors électronique, essentiellement des nanomatériaux dans des
secteurs classiques (pneumatiques, mécaniques, cosmétiques, bâtiment… )
3. Les travailleurs sont les premiers exposés
Rapport Novethic 2010, Nanotechnologies,
risques, opportunités ou tabou : « Le silence des
entreprises est assourdissant. 54 % des
entreprises examinées ne disent rien sur les
nanotechnologies »
La prévention selon
4. Le but ultime des nanotechnologies : transformer l’être humain
PMO !
Depuis 2014, + de 30 entreprises chimiques refusent explicitement via des
recours, de fournir à l’ECHA des informations sur les nanomatériaux qu'elles
fabriquent.
5. Comment s’est élaborée « l’acceptabilité sociale » des nanotechnologiesLes associations ne baissent pas les bras !
Alertes, médiation
Groupe de travail « r-nano »
pour améliorer le registre
Groupe de travail « étiquetage et
restriction des nanomatériaux dans
les produits de consommation » Débats en régions
avec les Direcctes
Suivi et recommandations pour la réglementation.
REACH non adapté mais impose néanmoins le principe « No
Data, No Market » mais non respecté!
Etiquetage (nano) pour les cosmétiques et biocides
en 2013, alimentation en 2014
2014, Les Amis de la terre alertent sur les nanoparticules dans
l’alimentation « Petits ingrédients, gros risques »CCRF
uête
Des200
nanos dans
PRODUITS notre
SUSPECTS alimentation?
REMIS AU GOUVERNEMENT
’ils 19 JANVIER 2017
s se Des associations mènent l’enquête
2016 : Agir pour
l’Environnement 2017: 60 millions de
consommateurs :
200 produits suspects
(bonbons, additifs)
2018 : Que Choisir
Les industriels affirment leur
ignorance ou jouent sur les failles Plainte contre 9
de la réglementation européenne fabricants pour
Certains bannissent ces produits! non étiquetageLes attentes de la société se précisent
Juillet 2017 , 8 ONG (groupe de travail « Etiquetage et restriction des
nanomatériaux ») piloté par le ministère de l’environnement adressent une
lettre au gouvernement : « Après la discussion, place à l’action ! »
Participation aux états généraux de l’alimentation
3 mesures concrètes demandées :
• Interdiction temporaire du nano TiO2 dans l’alimentation
• Information des consommateurs
• Assurer la traçabilité des nanomatériaux et des produits qui en contiennent
Et ça bouge !
De plus en plus de marques et distributeurs veulent commercialiser des
produits "sans nano » (Système U, Carrefour, Casino…liste verte
infonano.org)
Juin 2018, charte du Syndicat national de la confiserie: 100% des confiseurs
s’engagent à supprimer le TiO2 de leurs produits.1er novembre 2018 : loi sur l’alimentation publiée Article 53 : "La mise sur le marché de l'additif E 171 (dioxyde de titane- TiO2) ainsi que des denrées alimentaires en contenant est suspendue, dans les conditions prévues à l' article L. 521-17 du code de la consommation et à l'article 54 du règlement (CE) n°178/2002 du Parlement européen et du Conseil du 28 janvier 2002 établissant les principes généraux et les prescriptions générales de la législation alimentaire, instituant l'Autorité européenne de sécurité des aliments et fixant des procédures relatives à la sécurité des denrées alimentaires. Le Gouvernement adresse, au plus tard le 1er janvier 2019, un rapport au Parlement sur toutes les mesures prises concernant l'importation et la mise sur le marché à titre gratuit ou onéreux de toute denrée alimentaire contenant du dioxyde de titane en tant qu'additif alimentaire (E 171) et les usages grand public. »
Nanotechnologies et société
3 exemples
Nanoélectronique
Machines moléculaires
Nanomédecine1. L’électronique « devient » nano en 2003
Nanolithographie !
Nœud
technologique
Longueur physique
de la grille du
transistor
Extrême réduction des coûts : Intel 14 nm 0,1$ / transistorLes composants
Processeurs Mémoires
iPhone 6 Non volatiles
2009 : Mémoire
Apple A8 : 2 Rapides
flash 32Gb
milliards de Faible consommation concentre 1000
transistors 20 nm Stockage élevé pages de texte
sur une puce 8 x Intégration par mm2 !
Coupe transistor MOS 10 mm
Silicium: aux limites de la physique
Nouveaux matériaux (oxydes, graphène, molécules)
Nouveaux concepts (circuits neuromorphiques, ordinateur quantique)
Capteurs à base de nanotubes, nanofils,
membranes et polymères nanoporeux
Intérêt « nano »
• + grande sensibilité
Plusieurs fonctions • limite de détection abaissée
sur une même puce • Réponse + rapideNanoélectronique: progrès ou risque pour nos libertés?
Capacité des processeurs et des mémoires
Nouveaux capteurs communicants Emergence des Big Data
Internet des objets
Révolution numérique? Production, stockage, exploitation des données
personnelles y compris les données de santé !
Quel contrôle avons nous?
Une société de surveillance?
Financement public de la R&D /
emploi: > 1Md€ pour Nano
Des villes « connectées et durables » 2012 et 2017 mais très peu de
…mais des Data centers très gourmands en production en France et en
énergie ! Matériaux rares, déchets? Europe !
Porte en partie le transhumanisme qui fascine ! « Dans trente ans,
les humains seront capables de télécharger leur esprit en totalité vers des
ordinateurs pour devenir numériquement immortels » (Ray Kurzweil, Google)2. Les chimistes fabriquent des nanos machines
Le rêve de Richard Feynman se concrétise!
Jean-Pierre Sauvage, prix Nobel de chimie en 2016 pour ses travaux à
Strasbourg sur les machines moléculaires, inspirées par les mouvements
naturels des molécules biologiques.
Structure d’un muscle moléculaire
Matériaux intelligents? Photo JPS, CNRS
Muscles artificiels?
Recherche fondamentale !
Les nanorobots ne sont pas près de
prendre le pouvoir!
S’étire, se contracte…Les Nanomachines existent .. L’équipe de Christian Joachim, à Toulouse construit des moteurs atome par atome (CEMES, PICOLAB) : fournir l’énergie et contrôler le déplacement sur une surface ultra propre. Sous vide, à très basse température. Une première course internationale de nanovoitures organisée en avril 2017 ! Voitures et pistes en or, des nanos plots délimitent le circuit Déplacement et « caméra »: microscope à effet tunnel Un défi de physiciens !
NANOCAR RACE
France Autriche/ USA Allemagne
USA
Japon
Suisse
Gagnant : 95 nm/h soit 400 ans pour traverser une pièce de 2 euros!3. Nanomédecine : médecine du futur?
Thérapies
anticancéreuses Diagnostic in vivo
Efficacité accrue de la Imagerie
Nanomédicaments radiothérapie Thérapie
Vectorisation et ciblage
personnalisée
Prothèses Diagnostic in vitro
Nanocéramiques Nanotechnologies Puces à ADN, Lab on
Surface de dispositifs et médecine chip, biomarqueurs
implantés
Biocapteurs
Régénération de Objets
tissu, d’organe Chirurgie connectés
Implants actifs
Rétine…La taille des nanoparticules
permet d’agir au sein des cellules
Cellules humaines
1 à 20 μmProduits de contraste pour imagerie Nanoparticules fluorescentes (imagerie en infrarouge) Doivent être non toxiques et facilement éliminables
Traditional Chemot
Insta
Nanomédicaments, nouvelles thérapies Limi
accum
Lack
Délivrance de médicaments: molécules actives encapsulées (liposomes, Indu
nanocapsules polymères…) pour une plus grande efficacité.
- Toxicité diminuée
- Furtivité : Circulation plus longue en déjouant les mécanismes de défense Nanomedicine
biologiques (métabolisation, dégradations)
- Ciblage de la zone à traiter -Dru
- Pénétration dans les cellules -Pro
Ligand Nanoparticle - Inc
- Suivi par imagerie - Cel
-Ove
Patrick Couvreur (Institut Galien, PEG -High
Paris Sud): « squalénisation »
Diag
-Incr
-Fast
En 2015 : 230 médicaments
identifiés , 50 sur le marché Imaging Nan
129 Mds de $ en 2016 100 nm -ComNanothéranostique Un nouveau mode d’intervention : suivi pas à pas de la thérapie pour personnalisation et optimisation du traitement.
NPs Nanoparticles
NANOMEDICINES
Mice
Effets physiques pour améliorer la radiothérapie
Viral particles
Sous l’effetInorganic
Polymer-protein NPs
des rayons
Solid Lipid NPs
X, les nanoparticules injectées et ciblées vers les cellules
conjugate
malignes délivrent une énergie qui cause des dommages irréversibles,
améliorant le traitement sans détériorer les tissus proches. NANOMEDICINES
Drug Conjugates
Silica NPs
Iron oxide NPs NBTXR3 : Oxyde d’hafnium cristallisé entouré d’un
liposome, 50 nm, Polymer-protein
essai clinique phase II-III
Inorganic NPs
conjugate
Hafnium
AGuIX : Gadolinium Antibody-
oxideRX) + oxyde de silice, 5 nm, en essai clinique phase I
(IRM,
NPs
drug
conjugate
Nanotherm: Effet thermique de Adapted
la nanoparticule, 12Release
from Wicki et al., J Control. nm, 2015, 200: 138
excitée par champ magnétique (Cambridge)
Nano or : 3 types, photothermie avec laser, vecteur ou radiothérapie
Iron oxide NPs
Polymer-drug
plus difficiles à éliminer !
conjugateNanosanté : nouvelles questions?
Risques associés aux nouvelles thérapies? Les nano médicaments sont
soumis aux essais cliniques. Maladies graves ciblées! Une médecine de plus en
plus technique.
Améliorer l'homme sain, ses performances physiques et mentales ?
L’homme « augmenté » intéresse les militaires. Mais pour le simple citoyen ?
Une question sociale et politique qui nous concerne tous.
Médecine prédictive? attention au dérapage avec les objets connectés !
Caractéristiques génétiques et biologiques
Détection de susceptibilité à des maladies
Génome : l’être humain ne se réduit pas à son génome…
A-t-on besoin de ces informations?
Mais : intérêt du suivi à A qui profitent-elles?
distance (malades chroniques, Risque de transformer des personnes
déserts médicaux…) saines en futurs patients
Effet sur le système de sécurité sociale?Conclusion
Complexité du champ des nanotechnologies : ce qui existe, ce
qui est en laboratoire, spéculations et fantasmes !
• Accès à l’échelle nano Un large éventail de
• Convergence NBIC possibilités à exploiter
Industrie et nanomatériaux : Bénéfices/ Risques devraient
conditionner l’accès au marché!
• À quels besoins répondent les entreprises? Utile ou futile? (alternatives).
• Coûts réels pour entreprise et la société (prévention, pollution, déchets)
• Un exemple de discussion : le Dialogforum nano de BASF.
Mais : dans un contexte d’incertitudes => priorité au bénéfice / risques
dissémination dans les produits => pas de responsabilités !
Enjeux d’environnement et de santé. Principe de précaution?
Moratoire?Dialogue recherche - société La recherche doit-elle répondre aux attentes de la société ? L’indépendance des chercheurs reste fondamentale mais peut-on revendiquer un encadrement « éthique » de leurs travaux? Coopération internationale : lois différentes, compétition… Comment séparer la recherche fondamentale qui fait progresser la connaissance et les finalités sur lesquelles ces études peuvent déboucher ? (financement par projet) Le chercheur doit s’interroger sur les possibles implications de ses recherches par rapport aux valeurs sociales que la société veut développer. Rôle de lanceur d’alerte… Biotechnologies et nanotechnologies se recoupent. Ethique : un cadre à ne pas dépasser. Etats généraux de la bioéthique en 2018. La fascination du transhumanisme : enthousiasme presque unanime de la presse avide de sensations…Apport des philosophes !
Science et technologie ne sont plus synonyme de progrès
Notre rapport à la technique et au monde s’est modifié !
Des promesses (scientifiques, medias)
…mais des préoccupations (société)
Progrès associé à des finalités positives
Les innovations sont elles toutes acceptables?
Nanoélectronique et vie privée
Confiance? Le droit de l’alimentation ne protège(ait) pas bien les
consommateurs !
Les Amis de la terre :
« Dans quel monde voulons-nous vivre demain? »Merci de votre attention !
Quelques livres • Les Nanotechnologies doivent-elles nous faire peur? Louis Laurent et Jean-Claude Petit, Le Pommier, 2005 • Nanomonde, des nanosciences aux nanotechnologies, Roger Moret, Centre de vulgarisation de la connaissance, CNRS EDITIONS, 2006 • Nanomonde, les frontières du possible, Louis Laurent, Bulles de sciences, 2016 (nouvelle édition) • Le Small Bang des nanotechnologies, Étienne Klein, Odile Jacob, 2011 • Où se cachent les nanos? Nadia Capolla, Multimondes, 2016 • Faut-il avoir peur des nanos? Francelyne Marano, Buchet-Chastel, 2016 • Nanosciences- La révolution invisible, Christian Joachim, Laurence Plévert, Seuil, 2008 (Science ouverte) • De la nanomédecine à la nanosanté : vers un nouveau paradigme biomédical, Mathieu Noury et Céline Lafontaine Socio-anthropologie, 29, 2014 • Les politiques des nanotechnologies pour un traitement démocratique d'une science émergente, Brice Laurent, Paris, 2010 • Au péril de l’humain, les promesses suicidaires des transhumanistes, Jacques Testart et Agnès Rousseaux, Seuil, Science ouverte, 2018
Ouvrages de nanotechnologies pour scientifiques : Collection les nanosciences (édition Belin) (Marcel Lahmani, Philippe Houdy, …) - Tome 1 : Nanotechnologie et nanophysique (Claire Dupas) - Tome 2 : Nanomatériaux et nanochimie (Catherine Bréchignac) - Tome 3 : Nanobiotechnologies et nanobiologie (Patrick Boisseau) - Tome 4 : Nanotoxicologie et nanoéthique (Francelyne Marano) - Vulgarisation des tomes précédents: Nanosciences et nanotechnologies, évolution ou révolution ? (Jean-Michel Lourtioz)
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