atoms
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Origine et Histoire des nanosciences C. Joachim Groupe Nanosciences Menu Le prefix « nano » - Microscopies - Manipulation atome par atome - Top down (miniaturisation) - Bottom-up (nano-materiaux) - Rester en bas (nanosciences) Conclusion Mimnerme 630 BC 400 BC 1909 Microscopies ? 1m 1 mm Limite œil nu Cellules vivantes 1 µm Limite microscope optique 1 nm 0,1 nm molécules atomes Facteur 1 million 1932: Le microscope électronique E. Ruska 1953: Microscope ionique de champ Microscope electronique à emission de champ E.W. Muller 8 kV E. Muller 1953 La microscopie électronique Colley, 1974 M. Dorignac 3 atomes de fer dans une seule molécule (1979) 1981: microscope à effet tunnel G. Binnig H. Rohrer 0.2 nm Cu-Phthalocyanine molecule STM: STM:2010 1987 1 nm 0.5 nm FEM: 1953 TEM: 1972 1668 Microscopie optique Microscopie électronique Microscopie à effet tunnel 1981 1932 1920 RX 0.1 nm Microscopie optique 1668 Manipuler la matiere? Microscopie électronique Microscopie à effet tunnel 1981 1932 1920 RX 1960 1974 1960: Lithographie par faisceau d’électrons 50 nm G. Mollenstedt and R. Speidel, Phys. Bl., 16, 192 (1960) Images FIM Pointe tungsten 3 nm T.T. Tsong, 1974 Microscopie optique 1668 Manipuler la matiere atome par atome? Microscopie électronique Microscopie à effet tunnel 1981 1932 1920 RX 1960 1974 1989 1989 D. Eigler 49 Ag 2 nm 1668 Microscopie optique Manipuler la matiere molecule par molecule? Microscopie électronique Microscopie à effet tunnel 1981 1932 1920 RX 1960 1974 1989 1996 1 nm National Nanotechnology Initiative President Clinton's Remarks at Science and Technology Event California Institute of Technology, Pasadena, California January 21, 2000 . My budget supports a major new National Nanotechnology Initiative, worth $500 million. Caltech is no stranger to the idea of nanotechnology - the ability to manipulate matter at the atomic and molecular level. Over 40 years ago, Caltech's own Richard Feynman [FINE-man] asked, "What would happen if we could arrange the atoms one by one the way we want them?" [One answer is that we can make cool images of the Western Hemisphere in gold atoms, as you can see in greatly magnified form behind me. With our national investment in nanotechnology, we believe we can find more enduring uses.] Imagine the possibilities: materials with ten times the strength of steel and only a small fraction of the weight shrinking all the information housed at the Library of Congress into a device the size of a sugar cube detecting cancerous tumors when they are only a few cells in size. Some of our research goals may take 20 or more years to achieve, but that is precisely why there is an important role for the federal government. L’approche Top -down Top- down miniaturisation Machines à calculer Micro-mécanique Micro-fluidique Transducteurs Lithographie optique Lithographie electronique Nano-impression 1 cm 45 nm = 0. 000 000 045 m Machines à calculer Micro-mécanique Micro-fluidique Transducteurs Nouveaux matériaux Nanomatériaux Bottom-up Auto-assemblage Rayon X Microscopie Electronique Nanotubes de carbone M. Endo, 1988 S. Ijima, 1991 Image Microscopie Electronique Auto-Assemblage de nano-cube de fer (7 nm de coté) F. Dumestre, B. Chaudret, C. Amiens, P. Renaud, P. Fejes Science, 2004, 303, 821. Bottom-up 1 nm Rester en bas Nanosciences Technologie à l’échelle atomique Microscopie à effet tunnel 1959 But I am not afraid to consider the final question as to whether, ultimately ---in the great future--- we can arrange the atoms the way we want; the very atoms, all the way down! What would happen if we could arrange the atoms one by one the way we want them (within reason, of course; you can't put them so that they are chemically unstable, for example). R.P. Feynman, Dec. 1959, Caltech (Californie) 1968 1968 1972 J.Monod A. Aviram and M. Ratner, Chem. Phys. Lett., 29, 277 (1974) 1988 8n m 2010 Une puce moléculaire Image STM 1998 Modèle moléculaire J.K. Gimzewski, C. Joachim, V. Langlais, H. Tang et all., Science, 281, 531 (1998). 2007 1 nm STM F. Chiaravalloti, L. Gross,, A..Gourdon, C. Joachim & F. Moresco, Nature Mat., 6, 30 (2007). Molecule-charette? H.P. Jacquot & G. Rapenne 20..? Concept de nano-robot 2 nm Bottom-up 10 nm 1 nm NanoBiologie Rester en bas Nanosciences Technologie à l’échelle atomique P. Boyer (1965): Changements de conformation des proteines expliquent certains phenomenes vitaux 20 nm P. Boyer, 1997 RX Cristallographie des proteines ATP-Synthase est un moteur macromoléculaire C. Montemagno, Science (2001) 20 nm Nannobacteries ? Science, 1997 Conclusion 1 nm Nanosciences Nanotechnologie Top- down Nouveaux matériaux miniaturisation Bottom-up Nanotechnologies 1 nm 1 nm Nanomatériaux Nanosciences Technologie à l’échelle atomique 1668 1920 Nouveaux matériaux Bottom-up Nanomatériaux 1932 Nanotechnologies 1 nm Microscopie à effet tunnel RX miniaturisation Microscopie électronique Microscopie optique Top- down 1981 Nanosciences Atome-Technologie 4 nm 59 atomes d’or sur une surface d’or
