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Nano, the next dimension

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Subido el 29 de junio de 2007 por EducaMadrid

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Nanosciences and nanotechnologies represent a formidable challenge for the research community and industry. World-class infrastructure, new fundamental knowledge, novel equipment for characterisation and manufacturing, multi-disciplinary education and training for innovative and creative engineering, and a responsible attitude to societal demands are required. This documentary film provides a glimpse of some of the many activities that are being carried out in Europe in these fast-grozing fields of research and technological development.

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La planète Terre 00:00:00
Finalement, nanotechnologie, qu'est-ce que ça veut dire ? 00:00:24
Ça veut dire on fait petit. 00:00:27
Donc c'est un domaine tellement vaste. 00:00:29
Ça veut dire ça, nanotechnologie, on fait de la technologie au niveau très petit. 00:00:32
Ça peut être de la chimie, ça peut être de la physique, ça peut être de la biologie, 00:00:36
ça peut être des matériaux, ça peut être du médical, ça peut être un tas de choses. 00:00:39
Donc après tout, c'est un concept tellement vaste qui fait de tort à personne de le pousser, 00:00:43
et donc allons-y. 00:00:48
La distance entre un mètre et un milliardième de mètre, 00:01:00
environ le même golfe, mais qui prend seulement quelques secondes. 00:01:03
Maintenant, nous nous dirigeons profondément dans le monde de la nanoscience, 00:01:08
jusqu'à la dimension d'un atome. 00:01:11
Pour comprendre la révolution scientifique de aujourd'hui, 00:01:18
nous devons d'abord prendre cette plonge dans un océan d'atomes. 00:01:21
Nouveaux paysages. Nouvelles sensations. 00:01:30
Ce monde caché nous entoure à tous les moments, de chaque côté. 00:01:34
Chaque balle blanche est une cloche d'électrons, 00:01:42
recouvrant un nucléus atomique. 00:01:45
Vous allez découvrir comment les scientifiques ont atteint cette frontière, 00:01:49
la terre de l'atome, 00:01:53
et ouvert un nouveau champ d'études et d'applications pratiques. 00:01:56
Stoquant dans des volumes très faibles 00:02:27
des puissances de traitement d'informations bien plus grandes encore que maintenant, 00:02:31
mais aussi mettant en œuvre, par exemple, l'utilisation biomédicale, 00:02:37
une rétine artificielle, 00:02:42
remplacer une oreille qui ne marche plus, 00:02:45
avoir la possibilité de faire des fils moléculaires, 00:02:48
par exemple un air qui arrive à stocker à toutes sortes d'impulsions 00:02:51
qui sont décodées par le cerveau, c'est quelque chose. 00:02:55
Et là, les conséquences économiques et sociétales 00:02:59
seront très très grandes, il n'y a pas de doute. 00:03:03
Le nouveau concept qui a été développé là-bas 00:03:18
ne concerne pas seulement la recherche et la recherche fondamentale, 00:03:22
mais aussi toutes les disciplines, 00:03:27
jusqu'à la fin du produit, 00:03:30
la toute l'ingénierie. 00:03:33
Le nouveau concept qui a été développé là-bas ne concerne pas seulement la recherche fondamentale, 00:03:52
mais aussi toutes les disciplines, 00:03:57
jusqu'à la fin du produit, 00:04:00
la toute l'ingénierie. 00:04:03
Le papier en plastique flexible. 00:04:22
Les nanoparticules sur cette surface repèlent l'eau 00:04:29
et rendent cette surface hydrophobique aussi. 00:04:34
Le spray de graffitis est un dérangement. 00:04:41
Pas besoin d'écrire, la peinture s'écoule. 00:04:44
Les feuilles de bois ne brûlent plus. 00:04:48
Les pompiers peuvent rester à l'aise. 00:04:51
La raison pour laquelle ces phénomènes sont presque magiques sur notre échelle 00:04:55
est la propriété commune de tous ces objets, 00:04:59
les nanoparticules sur la surface ou à l'intérieur. 00:05:02
Pour comprendre comment l'industrie peut manipuler ces molécules sur l'échelle nanométrique, 00:05:05
nous allons commencer au début. 00:05:09
Pour l'observation des particules, 00:05:13
les chercheurs ont inventé un microscope 00:05:16
qui peut aussi manipuler les atomes. 00:05:19
Avec cet outil, le voir est le toucher. 00:05:22
Comme un bâton de probation pour un blindé, 00:05:25
le bout du microscope sent les atomes 00:05:28
pour montrer leurs contours. 00:05:31
Ça représente une pointe avec, idéalement, un petit atome au bout. 00:05:34
Je vais approcher cette pointe de la surface. 00:05:37
Ici, c'est la surface d'atome. 00:05:40
On voit déjà, d'ailleurs, que le petit palpeur 00:05:43
doit avoir à peu près la même dimension que les objets que l'on va regarder. 00:05:46
Et on va déplacer cette pointe sur la surface, 00:05:49
très, très proche de la surface, 00:05:52
pour enregistrer les interactions entre la pointe et la surface. 00:05:55
Dans cette séquence animée, 00:05:58
la pointe, composée d'atomes, 00:06:01
est baissée dans un bleu brillant lié à la surface observée. 00:06:04
Ce brillant représente un échange d'éléments. 00:06:07
Entre les atomes de la surface et ceux qui forment la pointe. 00:06:10
Sur cette échelle, 00:06:13
les atomes peuvent échanger d'éléments. 00:06:16
C'est ce qui se passe quand la pointe du microscope se déplace. 00:06:19
Avec un microscope pour scanner, 00:06:22
comme celui-ci, 00:06:25
les images sur l'écran ne représentent pas de lumière, 00:06:28
mais plutôt de la computation. 00:06:31
La computation de l'atome 00:06:34
C'est en fait une mesure du flux électronique 00:06:37
et de l'intensité, 00:06:40
qui change avec chaque mouvement à travers les atomes mesurés. 00:06:43
Cela donne une sorte de carte de relâche 00:06:46
de la surface examinée, 00:06:49
atome par atome. 00:06:52
Le principe basique du principe de la mécanique quantique 00:07:07
n'existe pas. 00:07:10
Si vous avez un espace vide 00:07:13
et que vous appliquez un potentiel, 00:07:16
il n'y a pas de courant. 00:07:19
Sauf qu'en approchant la pointe de la mesure, 00:07:22
il y a un solaire entre la fonction de la mesure 00:07:25
et celle de la pointe. 00:07:28
C'est-à-dire qu'il n'y a pas de courant. 00:07:31
La fonction de la mesure et celle de la pointe 00:07:34
sont des tunnels de courant, 00:07:37
qui dépendent de la distance entre eux. 00:07:40
C'est un effet uniquement mécanique quantique. 00:07:43
Un électron ne se révolte pas autour d'un nucléaire 00:08:04
sur une orbite fixe, comme un satellite autour d'un planète. 00:08:07
Au lieu, il peut être à n'importe quel point 00:08:10
autour du nucléaire à n'importe quel moment. 00:08:13
C'est comme si il se trouvait partout à la fois, 00:08:16
en formant une sorte d'ombre électronique, 00:08:19
en fait une sphère. 00:08:22
C'est l'une des conséquences basiques de la physique quantique. 00:08:25
De temps en temps, un électron peut se déplacer 00:08:28
de plus en plus loin que d'habitude. 00:08:31
Puisqu'il y a nécessairement un autre atome 00:08:34
à ce niveau de proximité, 00:08:37
l'électron peut parfois se trouver dans l'ombre d'électrons 00:08:40
de cet autre atome, 00:08:43
qui a brisé la barrière qui l'a gardée autour de son propre nucléaire. 00:08:46
Ce transfert d'électrons est ce qu'on appelle l'effet tunnel. 00:08:49
Il explique un grand nombre de phénomènes physiques 00:08:52
et trouve une application importante 00:08:55
dans le microscope tunnel. 00:08:58
Par exemple, il peut les déplacer ou les enlever. 00:09:01
En générant un flux électron plus puissant 00:09:04
à travers le bout du microscope, 00:09:07
un certain atome peut être attiré. 00:09:10
Cet outil, qui peut ressentir la matière 00:09:13
et ainsi nous donner une image, 00:09:16
peut aussi la sculpturer. 00:09:19
En s'étirant des atomes, 00:09:23
il peut écrire des lignes 00:09:26
ou de plus complexes patterns 00:09:29
pour construire des circuits électroniques, par exemple. 00:09:32
Dans l'Europe et ailleurs, 00:09:52
beaucoup d'études sont faites 00:09:55
pour améliorer la capacité de mémoire de l'ordinateur. 00:09:58
Dans cette course de miniaturisation, 00:10:01
les ingénieurs à Seagate ont fabriqué 00:10:04
une tête à droite d'un seul atome. 00:10:07
Sur cette échelle, 00:10:10
les variations de la pôle magnétique 00:10:13
de chaque atome peuvent être utilisées 00:10:16
pour stocker des données encodées. 00:10:19
Cela a permis à la capacité de mémoire de l'ordinateur 00:10:22
d'augmenter dix fois. 00:10:25
Encore une fois, l'étude se déroule si vite 00:10:28
que d'autres systèmes compétitifs sont déjà développés. 00:10:31
Ailleurs en Europe, les chercheurs 00:10:34
étudient une méthode complètement différente 00:10:37
dans laquelle les robots moléculaires convertissent la matière 00:10:40
en matière elle-même. Dans Toulouse, 00:10:43
l'étude s'applique à des réactions électroniques, 00:10:46
présentées plus que succinctement par l'équipe du projet. 00:10:49
Ces quatre marques blanches sont l'image d'un microscope électronique 00:11:08
de la molécule. 00:11:11
Voici une représentation plus détaillée. 00:11:14
Appuyée par la pointe du microscope de l'effet tunnel, 00:11:22
elle s'éloigne vers la surface. 00:11:25
Des images supplémentaires sont nécessaires 00:11:30
pour vérifier qu'elle a vraiment été déplacée. 00:11:33
Mission accomplie. 00:11:36
Pour rendre ce mouvement plus précis, 00:11:39
il faut modifier la structure initiale de la molécule 00:11:42
en ajoutant des extensions de roue. 00:11:45
Au cours de l'Europe, des scientifiques travaillent 00:11:51
sur d'autres types de nanorobots, 00:11:54
qui pourraient pouvoir déplacer des centaines de milliers de molécules 00:11:57
à la fois, alors que le microscope de l'effet tunnel 00:12:00
peut gérer seulement l'une à la fois, 00:12:03
alors que d'autres avenues sont en train d'être explorées. 00:12:06
Dans une manière de plus en plus difficile et onéreuse, 00:12:12
n'y a-t-il pas moyen de mettre en œuvre 00:12:15
cette propriété de la matière, 00:12:18
qui est une propriété, ce n'est pas mystérieux, 00:12:21
parce que pour la science il n'y a pas de mystère, 00:12:24
il y a simplement de l'inconnu, 00:12:27
mais cette propriété qui est certainement présente 00:12:30
et qui pousse en quelque sorte la matière à s'organiser. 00:12:33
En étudiant l'origine de l'Univers 00:12:42
et en essayant de reproduire les réactions chimiques de l'espace profond dans les laboratoires, 00:12:45
ils ont rencontré une molécule qui est, 00:12:48
franchement, incroyable. 00:12:51
Nous avons trouvé les chaînes de carbone et nous avons expliqué 00:12:54
comment ces chaînes sont arrivées dans l'espace, 00:12:57
mais il y avait une grande surprise. 00:13:00
Au même temps, nous avons découvert cette magnifique cage 00:13:03
de carbone, 60 atomes de carbone, 00:13:06
Cette découverte, nommée Fullerene, 00:13:10
est une nouvelle structure de carbone, 00:13:13
un élément qui prend la forme de charcoal, de verre en papier ou de diamants. 00:13:16
Un équipe japonaise a terminé la photo 00:13:19
avec une structure très similaire à Fullerene, 00:13:22
le nanotube de carbone. 00:13:25
La propriété mécanique est déterminée par 00:13:28
comment ces deux atomes sont connectés, 00:13:31
comment fortement ils sont connectés. 00:13:34
Cette connexion est très forte. 00:13:37
La connexion du nanotube de carbone 00:13:40
est encore plus forte que celle du diamant. 00:13:43
Pour obtenir des nanotubes, 00:13:56
prenez deux électrodes de graphite de carbone pur 00:13:59
connectées à un générateur DC dans une atmosphère de hélium, 00:14:02
un générator de graphite qui ne réagit pas avec le carbone. 00:14:05
A 4000°C, 00:14:08
les fuses de graphite et la matière 00:14:11
détruite par l'électrode à gauche sont déposées 00:14:14
sur l'électrode à droite en formant des nanotubes. 00:14:17
Après le réchauffement, 00:14:20
ils peuvent être collectés de la pointe fraîche. 00:14:23
Il y a des centaines de milliers de nanotubes ici, 00:14:26
si petits que le couteau ne les détruit pas. 00:14:29
En formant 90% de ce poudre, 00:14:33
ils sont visibles uniquement par un microscope. 00:14:36
Cette longue structure qui étend le écran 00:14:39
mesure environ 5 à 10 microns en longueur 00:14:42
pour 10 à 40 nanomètres en diamant. 00:14:45
Les nanotubes semblent prendre du poids 00:15:03
de l'électrode superannuée. 00:15:06
Mais ce n'est pas tout. 00:15:09
Car elles sont des conducteurs électriques parfaits, 00:15:12
elles offrent certainement un grand boost 00:15:15
pour la révolution de l'ordinateur. 00:15:18
Le modèle le plus simple est celui suivant. 00:15:33
Prenons un système unidimensionnel 00:15:36
et considérons chaque balle comme un électrode. 00:15:39
Nous avons notre électrode de droite et de gauche 00:15:42
et nous voulons transporter de l'un côté à l'autre. 00:15:45
C'est un système unidimensionnel 00:15:48
et il s'agit d'un système unidimensionnel 00:15:51
qui s'applique à chaque balle. 00:15:54
Il s'agit d'un système unidimensionnel 00:15:57
qui permet de transporter des électrons d'un côté à l'autre. 00:16:00
Qu'est-ce qui se passe classiquement? 00:16:03
Le transport diffusif. 00:16:06
L'électrode est injectée sur la balle 00:16:09
et les atomes vibrent et s'impurent. 00:16:12
L'électrode fonce en zigzag 00:16:15
et se retrouve avec les phénomènes. 00:16:18
Il s'agit d'un processus diffusif, pas direct. 00:16:21
Et ce qui se passe dans le transport balistique? 00:16:24
Lorsque l'électrode est injectée, 00:16:27
l'autre électrode sort d'un côté à l'autre. 00:16:30
C'est donc une conduction sans perte d'énergie dans le conducteur. 00:16:33
C'est exactement ces propriétés de conduction parfaites 00:16:37
qui ont conduit les chercheurs à Delft University, 00:16:40
au Nouveau-Brunswick, à utiliser des nanotubes 00:16:43
pour fabriquer des microprocesseurs. 00:16:46
Si vous avez un nanotube, 00:16:49
vous avez un atome-roaster, 00:16:52
et si vous regardez bien, 00:16:56
vous voyez qu'un atome-roaster fait un angle avec un tube. 00:16:59
Et cette propriété est essentielle 00:17:02
pour la propriété électronique des nanotubes. 00:17:05
Positionner des millions de nanotubes directement 00:17:08
sur des composants en silicone est trop dur et compliqué. 00:17:11
Paradoxalement, l'équipe de Keystecker 00:17:14
essaie de réaliser cette tâche précise 00:17:17
en utilisant les bénéfices de la pure chance. 00:17:20
Pour faire un sample, c'est assez simple. 00:17:39
On utilise un pipette, 00:17:42
on sort les nanotubes, 00:17:45
comme ça, 00:17:48
et on les met sur la surface. 00:17:51
Et ensuite, on rince l'excès de solution. 00:17:54
On dirait que tout est perdu, 00:17:57
mais en fait, il reste beaucoup de nanotubes sur la surface. 00:18:00
Et enfin, on lisse l'eau. 00:18:03
On lisse l'eau. 00:18:06
Ce qu'on fait maintenant avec ce tube, 00:18:10
c'est qu'il y a des nanotubes dans ce tube, 00:18:13
et on les laisse tomber sur la surface. 00:18:16
Ils arrivent sur la surface, sur ce tube, 00:18:19
et beaucoup de nanotubes arrivent à côté. 00:18:22
Mais un seul nanotube se trouve exactement 00:18:25
entre ces deux électrodes. 00:18:28
Et quand on a fait un tube sec, 00:18:31
on a ce nanotube, et on peut mesurer le transport électrique de là à là. 00:18:34
On va modifier la dimension de la taille du nanotube. 00:18:39
Ici, un des nanotubes est en contact avec les électrodes 00:18:57
et transporte l'électricité électrique presque instantanément. 00:19:00
Tout au long de l'Europe, les chercheurs travaillent sur des composants électroniques 00:19:09
pour l'utilisation dans des circuits de plus en plus petits 00:19:12
et de plus en plus puissants. 00:19:15
Jean-Marie Lenne, par exemple, 00:19:18
souhaite utiliser la capacité de la matière pour s'organiser pour ce but. 00:19:21
Il y a beaucoup d'électroniques, 00:19:39
comme par exemple ceci. 00:19:42
Ceci est un dessin qui, s'il n'y avait pas un titre ici 00:19:45
qui rappelle quelque chose d'un peu chimique, 00:19:48
vous le regardez et vous dites que c'est de l'électronique. 00:19:51
Ce sont des circuits. C'est une barrette avec des plots fixés dessus. 00:19:54
Ce sont des circuits perpendiculaires, des fils perpendiculaires. 00:19:57
Il y a des plots à chaque endroit, ce genre de choses. 00:20:00
Cependant, c'est de la chimie. 00:20:03
Ce qui est rond, là, dans les exemples que j'évoque ici, 00:20:06
ce sont des ions métalliques. 00:20:09
Et voilà la barrette. Il y a trois encoches là, là et là. 00:20:12
Ces trois encoches peuvent interagir 00:20:15
avec des ions argent. 00:20:18
L'argent, c'est un sel, donc c'est un solide mais qu'on dissout dans un solvant. 00:20:21
L'autre, la molécule, est un solide mais qu'on dissout dans un solvant. 00:20:24
On mélange les deux et puis ça se fait. 00:20:27
Tout de suite. En une milliseconde, c'est fait. 00:20:30
Par assemblage spontané. 00:20:34
Après tout, si la matière s'auto-organise, 00:20:51
essayons de comprendre les mécanismes de cette auto-organisation 00:20:54
et à partir des mécanismes de cette auto-organisation, 00:20:57
nous pouvons d'une part essayer de comprendre mieux 00:21:00
l'origine de la vie, etc., 00:21:03
mais aussi mettre en œuvre ces auto-organisations 00:21:06
et ces principes, ces concepts de base 00:21:09
pour produire spontanément des structures d'une certaine nature, 00:21:12
spontanément mais de façon tout à fait dirigée, 00:21:15
contrôlée. 00:21:18
Nous étudions, au niveau de la science de base, 00:21:31
l'amélioration de l'efficacité des circuits électroniques 00:21:34
basés sur les matériaux organiques. 00:21:37
Il y a un grand intérêt de l'industrie européenne 00:21:40
sur cela et améliorer ces propriétés 00:21:43
signifie faire possible la création d'une électronique 00:21:46
à très bas coût, 00:21:49
à large zone, qui peut être révolutionnaire 00:21:52
pour la vie de tous les jours. 00:21:55
Les technologies reflètent le rythme et la dimension 00:22:00
de la nature elle-même. 00:22:03
Lorsque la lumière laser touche la molécule, 00:22:19
elle s'absorbe et la forme de la molécule change. 00:22:22
En conséquence, un impuls nerveux est envoyé au cerveau. 00:22:26
C'est le processus visuel. 00:22:29
Il s'agit d'un processus très rapide. 00:22:32
Un centosecondo est 10 à la moins 15 secondes. 00:22:35
C'est à peu près 100 fois plus rapide 00:22:38
que les vibrations normales de la molécule. 00:22:41
Cela fait que ce sont des processus très rapides 00:22:44
et que nous pouvons en bénéficier 00:22:47
pour fabriquer des dispositifs de haute vitesse. 00:22:50
Maintenant, nous pouvons rêver d'applications immédiates 00:23:02
et plus longues termes, et noter que les nanotechnologies 00:23:05
sont déjà utilisées aujourd'hui. 00:23:08
Regardons un dernier exemple concret, 00:23:12
en commençant par une réaction chimique 00:23:15
à l'échelle industrielle contrôlée sur l'échelle nanométrique. 00:23:18
Prenez de l'chloride d'ion et mélangez-le avec de l'eau 00:23:21
pour donner ce couleur orange. 00:23:24
Ajoutez du soda caustique. 00:23:27
Laissez la combinaison réagir quelques minutes 00:23:30
jusqu'à ce qu'elle devienne noire, 00:23:33
indiquant que des cristaux d'oxyde d'ion sont formés. 00:23:36
Au-delà de tout, ne laissez pas la source tomber. 00:23:39
Les particules doivent être gardées à une taille d'un milliardème de mètre. 00:23:42
Bien sûr, c'est l'exacte recette. 00:23:45
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Autor/es:
The European Union
Subido por:
EducaMadrid
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
Visualizaciones:
1344
Fecha:
29 de junio de 2007 - 13:15
Visibilidad:
Público
Enlace Relacionado:
The European Union
Duración:
01′ 03″
Relación de aspecto:
4:3 Hasta 2009 fue el estándar utilizado en la televisión PAL; muchas pantallas de ordenador y televisores usan este estándar, erróneamente llamado cuadrado, cuando en la realidad es rectangular o wide.
Resolución:
448x336 píxeles
Tamaño:
136.16 MBytes

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