Historique des nanomatériaux et des nanotechnologies

Les nanomatériaux existaient dans la nature bien avant que les scientifiques ne puissent même les imaginer. L’histoire de la science des nanotechnologies et des nanomatériaux est cependant relativement récente.

Pour manipuler la matière à une si petite échelle, il a fallu combiner les connaissances de nombreux domaines, tels que la physique, la chimie, la biologie et les sciences des matériaux.

 

Les nanomatériaux naturels

Notre planète est une source importante de nanomatériaux naturels. Les volcans, les incendies de forêt, les tempêtes de poussière et les embruns sont des processus naturels qui créent des nanomatériaux. Les plantes, les insectes et même les personnes contiennent également de nombreuses nanostructures. Par exemple, les feuilles de lotus sont autonettoyantes et hydrofuges, grâce à leurs nanostructures. Nos os sont également composés de minéraux nanostructurés. Même l’élément constitutif le plus fondamental de notre vie, notre ADN, est un nanomatériau.

Les nanomatériaux sont également présents ailleurs dans l’univers, par exemple dans la poussière cosmique et lunaire, et ils ont également été observés dans des météorites qui ont atterri sur Terre.

 

Les nanomatériaux dans l’histoire ancienne

Les nanomatériaux sont utilisés depuis plus de 4 000 ans sans comprendre pleinement leurs aspects scientifiques.

De nombreux minéraux argileux contiennent des nanomatériaux naturels et sont utilisés depuis des milliers d’années, par exemple dans la construction, la médecine et l’art.

Une analyse scientifique récente a également montré que les teintures capillaires à base de plomb utilisées dans l’Égypte ancienne contenaient des nanocristaux de sulfure de plomb obtenus par synthèse.

Plusieurs artefacts historiques doivent leur beauté aux nanomatériaux. La coupe Lycurgus, une coupe en verre romaine datant du 4e siècle, contient des nanoparticules d’or et d’argent qui changent de couleur en fonction de l’éclairage. Les vitraux que l’on trouve dans de nombreuses églises médiévales présentent également des couleurs brillantes grâce aux nanomatériaux contenus dans le verre.

 

Les nanotechnologies: une science moderne

En 1959, le physicien Richard Feynman a posé les bases scientifiques de la révolution des nanomatériaux. Il a suggéré qu’il serait possible de manipuler la matière au niveau des atomes individuels et a lancé deux défis au monde.

Le premier consistait à construire un moteur électrique minuscule, en état de fonctionner, mesurant seulement 1/64 de pouce cube., et le second à miniaturiser la page d’un livre à une échelle de 1/25000, suffisante pour de faire tenir tout le contenu de l’encyclopédie Britannica sur la tête d’une épingle. Il a fallu 26 ans pour que les deux défis soient relevés, mais ce genre de réflexion a inspiré le développement d’un nouveau domaine scientifique.

Depuis lors, plusieurs percées scientifiques ont été accomplies, donnant lieu à la publication d’innombrables articles scientifiques, à la mise sur le marché de nombreux produits et à l’attribution de trois prix Nobel pour des travaux dans le domaine des nanosciences et des nanotechnologies:

  • prix Nobel de chimie, 1996 - découverte des fullerènes, montrant que le carbone peut exister sous une nouvelle forme inconnue jusqu’alors, ce qui a permis de découvrir les nanotubes de carbone;
  • prix Nobel de physique, 2010 - études sur le graphène, un matériau constitué d’une couche d’un seul atome d’épaisseur et qui peut être utilisé, par exemple, pour des applications dans les domaines de l’électronique flexible, de l’énergie et du biomédical; et
  • prix Nobel de chimie, 2016 - développement de machines moléculaires pouvant conduire à une miniaturisation plus poussée et au développement de nouveaux matériaux.

Le développement de toute nouvelle science ou technologie comporte à la fois des promesses et des risques pour la société. Il appartient à la société, notamment aux citoyens, aux scientifiques, aux gouvernements et aux entreprises, de convenir du meilleur moyen de développer ces technologies, tout en minimisant les risques pour nous et pour l’environnement.