2.1 Les nanomatériaux

Une grande partie des nanosciences et des nanomatériaux se concentre sur la production de matériaux nouveaux ou améliorés. Dans les techniques "top down" de tres petites structures sont produites en partant de "grands" morceaux de matériaux : c'est le cas du marquage par attaque chimique des circuits sur des puces en silicium. Les structures nanométriques peuvent également être construites par des techniques "bottom-up", atome par atome ou molécule par molécule.

Dans le cas de l'auto-assemblage, des atomes ou des molécules s'arrangent en fonction de leurs propriétés naturelles. La croissance de semi-conducteurs ou la synthèse chimique de larges molécules sont des exemples d'auto-assemblage. Une autre methode de technique "bottom-up" consiste à déplacer individuellement chaque molécule ou atome grâce à des outils adaptés (des pinces optiques par exemple). Bien qu'offrant théoriquement un meilleur contrôle de la construction, cette methode s'avère encore très laborieuse et peu adaptée aux applications industrielles.

De façon générale, une grande place a été accordée aux nanoparticules et aux nanotubes (ou nanofibres). En effet, les nanoparticules sont présentes dans nombre de produits cosmétiques (par exemple sous forme de particules d'oxyde de titane ou d'oxyde de zinc dans les crèmes solaires) et leur toxicite potentielle n'a pas été forcement totalement evaluée.

De plus, le fait qu'elles soient "fixes" (par exemple noyées dans une matrice) ou "libres" pourrait avoir un effet significatif sur leur impact en termes de santé, de sécurité et d'environnement. Toutefois, dans la plupart des applications courantes, les matériaux nanométriques sont fixés ou noyés dans une matrice, par exemple dans les couches minces pour l'électronique.

Le groupe de travail s'attend à ce que, dans quelques années, les nanomatériaux contribuent à améliorer les performances d'une large gamme de produits qu'il s'agisse de l'électronique à base de silicium, des écrans, des peintures, des batteries, des capteurs ou des catalyseurs. A plus longue echéance, des composites exploitant les propriétés des nanotubes de carbone (la résistance, la flexibilité et la conductivité thermique) pourraient apparaître. Des nanospheres inorganiques pourraient etre utilisées comme lubrifiants et des grains nanocristallins pourraient rentrer dans la composition de matériaux magnétiques.

Des implants médicaux pourraient être fabriqués par exemple à base de zircone nanocristalline qui présente de bonnes propriétés de biocompatibilité, de dûreté et de resistance à l'abrasion et à la bio-corrosion. De même, le carbure de silicium nanocristallin représente un candidat de choix pour la fabrication des valves cardiaques artificielles en raison, en particulier, de sa légèreté, de sa grande résistance et de sa stabilité chimique. Les pièces détachées des voitures ou des fours haute température pourraient également bénéficier de ces nouvelles technologies.

Enfin, des membranes construites à l'echelle nanoscopique pourraient potentiellement être utiles dans les procédés de purification de l'eau, par exemple pour la désalinisation par osmose inverse.

2.2 La nanométrologie

La nanométrologie représente un outil fondamental pour les nanosciences et les nanotechnologies car elle permet la caractérisation des matériaux(dimensions et propriétés).

Parmi les instruments de choix employés en nanométrologie, on peut citer les microscopes électroniques ainsi que les microscopes à force atomique (AFM) ou à effet tunnel (STM). Toutefois, il existe des problèmes de standardisation et de consistance des mesures d'un laboratoire à l'autre voire, pour un même instrument, d'un opérateur à un autre. De plus, les instruments de mesure n'ont pas encore forcément atteint la précision requise pour les travaux à l'echelle nanométrique ; on peut ainsi citer les difficultés rencontrées dans la mesure de la force des liaisons au sein des molécules.

Tout en reconnaissant la qualité du travail réalise au Royaume-Uni par le "National Physical Laboratory" (ou NPL), les experts recommandent que le "Department of Trade and Industry" (DTI) :
a. soutienne la standardisation des mesures à l'echelle nanométrique en financant des initiatives au sein de son programme "National Measurement System Programme" ;
b. s'assure que le Royaume-Uni se trouve aux avant-postes des initiatives internationales pour la standardisation des mesures.