Les limites de l'approche top-down | Techniques de l'Ingénieur

Dans un article publié le 21 avril dans le journal « Nanotechnology » affilié à l’Institut de Physique américain, le professeur Mike Kelly, du Centre for Advanced Photonics and Electronics de l’Université de Cambridge, déclare qu’il lui semble impossible de produire industriellement des structures de trois nanomètres ou moins, utilisant une approche descendante.

L’approche descendante, « top-down », implique la conception du produit dans ses grandes lignes, puis itérativement de s’intéresser à des détails de plus en plus fins. Appliquée aux domaines des technologies, cette approche est notamment utilisée dans le domaine des circuits intégrés, ou évidemment dans celui des nanotechnologies. Cette déclaration soulève une question essentielle eut égard aux milliards de dollars déversés dans le secteur des nanotechnologies chaque année, dans l’espoir que la toute dernière technologie développée en laboratoire puisse marquer la transition vers un produit manufacturable et disponible sur le marché.

Les nanotechnologies sont construites sur la possibilité de contrôler et de manipuler la matière au niveau atomique et moléculaire, et ont des applications d’une portée considérable telles que la diffusion de médicaments dans le corps humain, l’amélioration de l’efficacité des panneaux solaires et l’évolution des méthodes d’emballage de nourriture. L’introduction des nanotechnologies sur le marché a pour finalité la baisse des prix, la production à haut volume mais dans le même temps les propriétés du matériau doivent pouvoir être tout à fait reproductibles dans une limite prédéfinie, que Kelly voit autour de 3 nanomètres.

L’approche top-down liée à la fabrication en série, que Kelly pense limitée, utilise des outils extérieurs pour couper et façonner de plus gros matériaux, aux caractéristiques précises. L’approche alternative, dite ascendante, « bottom-up », implique l’assemblage de petites unités afin d’élaborer le matériau complet, comme pour un puzzle, bien que ce procédé lui paraisse trop imprévisible.

A titre d’exemple, il évoque l’évaluation statistique de nanocolonnes développées pour intégrer des capteurs, et constate que lorsqu’un matériau d’une telle taille est produit industriellement, de nombreuses variations apparaissent dans la taille des différents composants, ayant pour conséquences de trop nombreuses variations et altérations dans les propriétés.

« Si j’ai tort et qu’on me présente un contrexemple à ma théorie, de nombreux scientifiques seraient rassurés pour leurs travaux en cours, et c’est bon pour la Science », conclut-il.

Moonzur Rahman

Déjà paru :

Le cahier « Nanotechnologies » des Instantanés Techniques :