 | Tristan Marcoux élève 2019 20 jui· 4 min de lecture |
[ en fr ] |
|
| Tristan Marcoux élève 2019 20 jui· 4 min de lecture |
[ en fr ] |
Chaque génération introduit de nouvelles avancées technologiques. Par exemple, la ligne fixe est devenue un téléphone cellulaire sans fil qui peut désormais être utilisé pour jouer à des jeux, utiliser Internet et lire des romans. Depuis que Richard Feynman a théorisé pour la première fois en 1959, la nanotechnologie a parcouru un long chemin depuis lors. Les nanocapteurs sont l’une des avancées les moins comprises et les plus novatrices de notre génération.
Avant de parler de nanocapteurs, la nanotechnologie dans son ensemble doit être expliquée. En bref, la nanotechnologie est la manipulation à un niveau atomique, moléculaire et supramoléculaire. L'unité de mesure la plus couramment utilisée est le nanomètre (nm). Un nanomètre est un milliardième de mètre (10 ^ -9). En comparaison, une feuille de papier a une épaisseur de 100 000 nm. Les nanocapteurs sont des dispositifs minuscules (dont les dimensions de détection sont inférieures à 100 nm) qui sont principalement utilisés dans les domaines de la nanomédecine, de la nanoélectronique et du génie moléculaire. Ils peuvent mesurer des propriétés quantitatives (et certaines propriétés qualitatives) et les convertir en signaux détectables. Ces signaux peuvent être analysés et traités en métriques.
Il existe trois grands groupes de nanocapteurs; Nanocapteurs optiques, nanocapteurs chimiques et nanocapteurs physiques. Pour commencer, les nanocapteurs optiques sont fabriqués avec un substrat (unité de liaison) contenant du fluor et un composant photoactif. Le composant photoactif comprend des couches organiques et un matériau absorbant. Lorsque les deux matériaux sont liés, les fluorophores peuvent absorber la lumière d’une certaine longueur d’onde. Cette lumière absorbée émet un quantum de lumière avec l’énergie équivalente d’une particule entre les états fondamental et excité. Le nanocapteur optique peut détecter la lumière ambiante et y réagir. Il peut également détecter les interactions enzymatiques, ADN et anticorps en raison de sa réaction à la lumière et à ses substances partiellement organiques.
Ensuite, des nanocapteurs chimiques sont créés à l'aide d'un système de reconnaissance chimique (un récepteur moléculaire) et d'un transducteur physico-chimique (un dispositif capable de convertir une quantité physique en un signal électrique). Le capteur transforme en un signal des informations telles que la composition chimique, la présence d'un élément, en particulier l'activité chimique, et la concentration.
Troisièmement, les nanocapteurs physiques sont créés comme les précédents, mais avec des appareils de mesure physiques (comme un thermomètre, une balance, etc.) au lieu d’un système de reconnaissance chimique. Le nanocapteur physique peut détecter la pression, la force, la masse, la température et le déplacement, le tout dans une zone infime.
Ces types de nanocapteurs aident à tout, de notre vie quotidienne au bien-être de la planète. Des nanocapteurs infrarouges peuvent être placés dans tous les bâtiments. Avec un coût relativement bon marché, il peut détecter si une personne est armée ou transporte des choses illégales. De plus, ils peuvent être utilisés avec des nanotubes de carbone pour fabriquer les ordinateurs les plus rapides. Les nanocapteurs ont également d'excellents objectifs médicaux. Les capteurs fluidiques à base de CNT étudient le stress des cellules et des vaisseaux sanguins. Ils sont utiles pour diagnostiquer de nombreuses maladies. Les nanocapteurs optiques peuvent utiliser l'énergie de résonance de fluorescence pour la surveillance du glucose. Les nanocapteurs chimiques peuvent contribuer à la protection de l'environnement en détectant des produits chimiques dans l'air (par exemple, le dioxyde de carbone), l'eau (par exemple, le mercure) et sur des terrains agricoles. Grâce à leur précision et à la rapidité de leurs mesures, ils vont innover sur le plan technologique.
Ces capteurs sont fabriqués par nanofabrication. En termes simples, la nanofabrication et la nanofabrication utilisent des matériaux nanométriques pour créer de minuscules dispositifs. Il existe trois types de façons de créer un nanocapteur. La première méthode de production s'appelle la lithographie descendante. Cela implique de sculpter un bloc dans la forme souhaitée et d'ajouter des composants. Il vient tout juste de commencer à utiliser des composants de taille nanométrique et est généralement de taille microscopique. La deuxième façon de produire des nanocapteurs est la méthode ascendante. Des composants minuscules tels que des molécules et des atomes sont assemblés dans des capteurs. L'inconvénient est que les atomes en mouvement n'ont été obtenus qu'en laboratoire. Les erreurs sont courantes et il serait extrêmement difficile de les produire en masse. Enfin, la troisième méthode d'assemblage des nanocapteurs est l'auto-assemblage. Cela implique de disposer d’un ensemble de composants qui s’assembleraient automatiquement. La production peut être rapide et sans erreur. Même si nous nous rapprochons chaque jour, nous n’avons pas encore les bons outils pour utiliser cette méthode.
Une idée pour améliorer la nanofabrication est d'utiliser le sang comme source d'énergie au lieu de piles pour les nanocapteurs médicaux. À l’heure actuelle, la nanotechnologie est trop petite pour répondre aux besoins des piles, mais à l’avenir, lorsque les nanocapteurs médicaux auront besoin d’une source d’énergie pour effectuer des centaines d’actions à la fois, utiliser le sang comme source d’énergie «haemaélectrique» pourrait réduire l’utilisation des piles, ce qui est toxique pour le corps humain et l'environnement, ainsi que pour éliminer l'un des composants les plus importants d'un nanocapteur.
En conclusion, la nanotechnologie a parcouru un long chemin depuis 1959. Les nanocapteurs sont en voie de révolutionner la science et toutes les facettes du monde que nous connaissons. Les gens disent que le ciel est la limite. Avec la nanotechnologie, il n'y a pas de limite!
Source: A Medium Corporation