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Académie des
technologies
INVITATION A LA PRESSE
Etienne-Emile Baulieu, Edouard Brézin,
Président et Vice-Président de l’Académie des sciences
et Jean-Claude Lehmann, Président de l’Académie des technologies
présenteront le Rapport
« Nanosciences - Nanotechnologies»
lors d’une conférence de presse
jeudi 29 avril 2004 à 11 heures
Salon de l’Académie des sciences
Aile Le Vau
23, quai de Conti - 75006 Paris
Ce rapport sera commenté par :
Philippe Nozières, Membre de l’Académie des sciences
et Claude Weisbuch, Membre de l’Académie des technologies
Ce rapport de l’Académie des sciences et de l’Académie des technologies,
publié aux Editions Tec & Doc – Lavoisier,
sera disponible en librairie à partir du 29 avril 2004.
Pour toute information s’adresser à :
Académie des sciences
Académie des technologies
Délégation à l’Information
Délégation à la Communication
Scientifique et à la Communication
Jacques Lesourne, Délégué
Dominique Meyer, Déléguée
Olga Allard, assistante
Françoise Vitali-Jacob Tél : 01 53 85 44 48
Tél : 01 44 41 44 60 Fax : 01 53 85 44 45
Fax : 01 44 41 45 50
Mél : presse@academie -technologies.fr

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Conférence de presse du 29 avril 2004
Rapport RST n°18 « Nanosciences - Nanotechnologies »
Chimie et Nanosciences
Résumé de Robert Corriu, Membre de l’Académie des sciences et de l'Académie des technologies
Les progrès de la synthèse chimique au cours des dernières décennies ont profondément
modifié les perspectives ouvertes à la chimie qui est passé d'une science de découverte à une
science de création. Les chimiste ont actuellement les moyens de créer de nouvelles formes de
la matière et peuvent et se fixer comme objectif de trouver les voies permettant d'organiser la
matière en termes de propriétés (physiques, chimiques, mécaniques voire biologiques).
Dans le cadre des nanosciences, la contribution de la chimie se situera donc dans l'approche
« BOTTOM-UP », c'est à dire la préparation de nanomatériaux à partir de nanoobjets
(nanotools). Ces nanoobjets correspondent à des entités d’une taille de l’ordre de grandeur du
nanomètre (molécules, particules, agrégats, etc.) présentant des propriétés (vide, supra). Le
rapport décrit les principaux types de nanoobjets doués de différentes propriétés physiques
(magnétique, optique, électronique,) ou chimiques (séparation sélective, catalyse).
Les différents types de nanomatériaux sont décrits. Les nanocomposites sont constitués d'un
nanoobjet incorporé dans une matrice d'oxyde ou de polymère. Les nanostructures sont des
matériaux monophases dans lesquels matrice et nanoobjet sont liés chimiquement. Ces
matériaux présentent des possibilités d'auto-organisation. Ils s'ouvrent sur les matériaux
nanoporeux qui préparent les voies qui permettront d’accéder aux matériaux adaptatifs (smart
materials). Ces derniers vont impliquer l'organisation de la matière en termes de propriétés
interactivement contrôlées. Cet objectif sera accessible aux physiciens et chimistes travaillant
en complémentarité.
Quelques applications seront données :
• transmission optique,
• stockage de l'information,
• séparation sélective (nucléaire, pollution),
• catalyse, etc.

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Conférence de presse du 29 avril 2004
Rapport RST n°18 « Nanosciences - Nanotechnologies »
Physique et Nanosciences
Résumé de Philippe Nozières, Membre de l’Académie des sciences
La nanophysique ouvre à la recherche et aux applications un champ considérable qui paraissait
complètement inaccessible il y a vingt ans.
La partie scientifique du rapport sur ce sujet, rédigée par les meilleurs acteurs actuels, trace les
grandes lignes de ce domaine émergent et les progrès en cours. Il couvre aussi bien les
nanocircuits fabriqués par lithographie (approche "top-down"), que l'autoorganisation par
instabilité d'une surface. Cette dernière approche "bottom-up" est séduisante, prometteuse (et
bon marché !), mais difficile à contrôler. Un chapitre particulier traite de "l'électronique
moléculaire", où l'on cherche à fonctionnaliser ("cabler") des molécules chimiques bien choisies.
L'exemple le plus développé à ce jour concerne des structures carbonées du type fullerènes ou
nanotubes. Ce domaine aux frontières de la physique et de la chimie est fascinant, mais demande
encore beaucoup de travail. Lorsque l'on augmente la taille des molécules on rejoint la physique
des agrégats, domaine charnière où la France occupe une place enviable.
Si l’on prend par exemple le cas des propriétés électroniques des solides, on s’aperçoit que les
phénomènes les plus fondamentaux ne sont jamais très loin d’applications très prometteuses. La
nouveauté est de trois ordres :
(i) Si un grain est suffisamment petit l'addition d'un électron unique donne un effet
mesurable et contrôlable avec une tension extérieure. La nature discrète de la matière
devient accessible et ouvre la voie à des composants logiques révolutionnaires.
(ii) La cohérence quantique, caractérisée par la phase de la fonction d'onde, devient
mesurable et change du tout au tout l'image physique (on envisage aujourd'hui des
ordinateurs ou de la cryptographie quantiques). Le saut qualitatif est comparable à celui
qui a mené de la lampe à incandescence à l'holographie en optique: c'est dire son
importance !
(iii) Le spin des électrons, jusque là simple spectateur du mouvement des charges, devient
un outil fécond. Cette "électronique de spin" est riche d'applications.
Un long chapitre est consacré aux moyens expérimentaux de la nanophysique, sans lesquels rien
ne serait possible. La microscopie électronique en champ lointain a fait un bond ces dernières
décennies et atteint aujourd'hui la résolution atomique. Elle est un outil irremplaçable pour une
étude globale en volume, mais elle est lourde. La révolution est venue de la microscopie en
champ proche où l'on déplace une pointe à la surface de l'échantillon à l'aide d'un quartz
piézoélectrique asservi au système de mesure. On mesure le courant électrique entre le substrat
et la pointe (microscopie à effet tunnel) ou le déplacement vertical de ladite pointe (microscope à
force atomique). On peut ainsi observer et manipuler des atomes individuels, et même faire une
spectroscopie locale en variant la tension appliquée (on atteint les processus inélastiques). La
nanophysique est vraiment une "terra incognita" fascinante à la fois pour le physicien
fondamental qui déchiffre des concepts nouveaux et pour les applications les plus inattendues.
Mais il faut dire clairement qu'elle ne rend pas caduque la physique plus traditionnelle, toujours
vivante et créatrice, qui lui fournit moyens et outils. Il n'y aurait pas d'auto-organisation sans la
maîtrise de la croissance cristalline, pas de boîte quantique semiconductrice sans une parfaite
compréhension du matériau sous-jacent. On n'écrit pas de pièce de théâtre sans maîtriser la
langue. La nanophysique se construit avec et sur la physique, et non pas contre elle. La
conclusion du rapport souligne que peindre d'un vernis "nano" tout et n'importe quoi est une
attitude néfaste.

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Conférence de presse du 29 avril 2004 : Rapport RST n°18
« Nanosciences - Nanotechnologies »
Les nanotechnologies
Résumé de Claude Weisbuch, Membre de l’Académie des technologies
Les nanotechnologies constituent un champ de recherches et de développements technologiques
impliquant la fabrication de structures, de dispositifs et de systèmes à partir de procédés permettant de
structurer la matière au niveau atomique, moléculaire ou supra moléculaire, à des échelles
caractéristiques comprises approximativement entre 1 et 100 nanomètres.
Pour autant, les nanotechnologies ne sont pas une simple étape vers la miniaturisation : elles se
caractérisent souvent par la mise en œuvre au sein des matériaux et dispositifs de nouvelles lois de
comportement qui émergent et dominent le fonctionnement de l’objet produit. Ces nouveaux
comportements qui interviennent à l’échelle nanométrique font intervenir des effets quantiques, des
effets de confinement, la prédominance de rapports surface/volume ou d’autres effets ou phénomènes
mésoscopiques. Ils résultent aussi souvent d’une hiérarchie d’architectures, à l’image de beaucoup de
processus rencontrés dans les êtres vivants.
Nanosciences et nanotechnologies s’intéressent à la même échelle, et par conséquent partagent et
développent des outils communs. Elles n’en ont pas moins des finalités distinctes. Les nanosciences
requièrent la manipulation et le contrôle de la matière –éventuellement jusqu’au niveau atomique– et
élaborent des objets de laboratoire permettant la mise en évidence et l’étude de phénomènes
nouveaux. Les nanotechnologies visent à formaliser des concepts et des savoir-faire permettant
d’élaborer des matériaux ou des systèmes dont la fonctionnalité répond à un besoin particulier, en vue
d’une application identifiée. Elles se préoccupent des procédés de mise en œuvre pour la fabrication
de masse, et de l’impact qu’aura le produit développé sur le marché. Il en découle que les enjeux, le
mode d’organisation de la recherche, le rôle de l’état et des autres acteurs seront différents entre
nanosciences et nanotechnologies.
Les nanotechnologies n’en sont encore qu’à leurs débuts et n’ont pas encore donné leur pleine mesure
dans la plupart des domaines. Leur impact sera immense ; il est déjà mesurable dans certains
domaines, et les développements anticipés ont d’ores et déjà une base réelle. Ainsi, les dispositifs à
multicouches métalliques exploitant l'effet de « MagnétoRésistance Géante » (MRG) ont eu un impact
spectaculaire sur les performances des disques magnétiques commercialisés à partir du milieu des
années 1990 pour le stockage de l’information. Plus de dix ans auparavant, l’avènement industriel des
lasers à puits quantiques (des structures constituées d’une superposition de couches semi-conductrices
de quelques nanomètres contrôlées au plan atomique près) avait permis la popularisation de
l’enregistrement audio numérique au sein du grand public, et le développement spectaculaire des
télécommunications par fibre optique. Les catalyseurs nanostructurés ont révolutionné la catalyse
depuis 40 ans et ont eu un impact considérable en pétrochimie.
On peut déduire de l’expérience passée qu’il ne faut pas s’effrayer de la subtilité, de la complexité, et
du niveau de contrôle nécessaires pour aboutir à la réalisation des produits qui constituent les objectifs
de la nanotechnologie. La sophistication des outils actuels et les progrès constants auxquels on assiste
tant dans les domaines scientifiques que technologiques montrent que ces objectifs sont réalistes.
Le rôle de la puissance publique pour créer les conditions favorables au développement et à la
pérennisation de l'entreprise devient encore plus important aujourd'hui que dans le passé. En France
comme ailleurs, l'industrie est confrontée à une compétition intense et s'éloigne de la recherche
exploratoire. Cela ne rend que plus importante la recherche publique, qui a de plus en plus la
responsabilité de la base scientifique et technique du pays. Ceci concerne en particulier les
nanotechnologies qui constitueront la base technologique de l’industrie de demain.

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Conférence de presse du 29 avril 2004
Rapport RST n°18 « Nanosciences - Nanotechnologies »
Présentation générale du rapport
Synthèse et recommandations communes
Philippe Nozières, Robert Corriu et Claude Weisbuch
Le rapport sur les nanosciences et les nanotechnologies énumère un ensemble de domaines
scientifiques et technologiques de première importance pour le futur. Il indique aussi, dans ses
recommandations, les voies pour permettre à notre pays de prendre sa place dans ce
formidable défi qui pose aussi de redoutables problèmes organisationnels à notre système de
recherche. Pour être utile, un rapport doit aussi pointer les difficultés matérielles qui souvent
sont des points de blocage. Un écueil évident est l'extrême pluridisciplinarité des nanosciences,
qui mêlent étroitement physiciens, chimistes et ingénieurs. Pour câbler des molécules il faut les
fabriquer - c'est de la chimie, les rendre opérationnelles - c'est de la physique. Mélanger
artificiellement des communautés qui ont chacune leur culture risque de déboucher sur un
"volapuk intégré" stérile. Il vaut mieux leur apprendre à se parler, à s'écouter et à se
comprendre. Le problème démarre très en amont car les enseignements universitaires de la
physique et de chimie tendent à diverger. Le rapport suggère diverses évolutions de la maîtrise
et du DEA. Plus en aval, il faut favoriser l'éclosion de projets communs où chacun aura
impérativement besoin de l'autre. Ceci suppose une responsabilité commune.
L'autre écueil est la rapidité de réaction aux nouveautés. Ces problèmes à la pointe de
l'actualité évoluent très vite : l'échelle est le mois, voire moins. L'unité de gestion française est
l'année (dans le meilleur des cas). Si l'on se plie à ce carcan, la France sera toujours en retard
d'un métro, éternel second choix. Il est donc essentiel de constituer une agence de moyens
autonomes, disposant de financements dans la durée (typiquement 5-10 ans), contrôlée a
posteriori. Une telle agence aura les moyens de réagir instantanément lorsque cela sera
nécessaire. C'est elle qui distribuera sur programme les contrats aux laboratoires partenaires,
et qui veillera à maintenir la synergie entre les différentes disciplines. Au départ il y a un contrat
de confiance entre l'Etat et une communauté scientifique, qui doit rester seul maître à bord
dans la vie quotidienne et ne pas quémander à chaque instant approbation ou crédits
complémentaires. "L'Agence Nationale pour les Nanosciences et la Nanotechnologie", A3N,
que nous préconisons doit être le maître d'œuvre de cette communauté.
Un tel mode de gestion est une petite révolution dans la fonction publique. Par certains côtés,
elle existe déjà : pensons au CEA, au CNES, etc... La nouveauté ici est qu'elle ne doit pas
déboucher sur une structure pérenne, avec son personnel, son administration, ses privilèges,
etc... Les nanosciences sont aujourd'hui une urgence : elles ne le seront pas toujours l'A3N a
vocation à disparaître. Il s'agit donc d'une structure légère, à vocation strictement scientifique.
Les personnels de recherche statutaires doivent rester dans le cadre des laboratoires où ils
travaillent si l'on veut éviter des drames lorsque l'A3N s'éteindra. L'A3N est simplement une
agence de moyens qui coiffe l'activité scientifique sans se substituer aux laboratoires existants.

Il est clair qu'une telle liberté d'action suppose une parfaite rigueur scientifique. La
mission de l'A3N est aussi d'évaluer en permanence l'activité de ses contractants, ne serait ce
que pour pouvoir l'infléchir et/ou la confronter avec celle d'autres disciplines. Cette évaluation
scientifique permanente ne doit pas être une distribution de bons points, mais vraiment un
dialogue entre des acteurs d'un côté, des experts scientifiques de l'autre. Nous pensons que ce
travail de conseil scientifique se situe à deux niveaux
(i) Un échange constant ne peut se faire qu'avec un conseil scientifique national, extérieur
à l'A3N dans la mesure du possible, mais en contact étroit. Un tel conseil doit se réunir
souvent pour réagir vite à des dérives préoccupantes.
(ii) Une évaluation objective, débouchant sur un véritable audit de l'A3N, doit s'appuyer
en priorité sur des experts étrangers. A ce niveau les réunions sont nécessairement rares,
même si on veille à tenir au courant les "sages" pendant les périodes intermédiaires. Mais
elles sont nécessaires pour mesurer la pertinence de l'action de l'A3N
Le rôle clef de ces deux niveaux scientifiques souligne une fois de plus le fait qu'à nos yeux
l'A3N n'est pas un nouvel organisme au sens hexagonal habituel, mais une structure de
réflexion et d'action au plan strictement scientifique.
Pour conclure, nous estimons que les nanosciences représentent aujourd'hui une aventure et un
enjeu comparable à la naissance des semiconducteurs dans les années 50, ou du laser dans les
années 60. Il faut leur donner les moyens de leur épanouissement, dans un contexte
international où le temps s'accélère de plus en plus. Rapidité, efficacité sont les maîtres mots,
qui vont de pair avec une rigueur scientifique de tous les instants. Nous pensons que l'A3N
doit permettre de répondre au défi.