La nanoscienza e la nanotecnologia (dal greco νάνος , "nano"), o NST, possono essere ridotte al minimo come tutti gli studi e i processi di fabbricazione e le strutture di manipolazione (fisiche, chimiche o biologiche), di dispositivi e sistemi hardware al nanometro (nm) scala, che è l' ordine di grandezza della distanza tra due atomi.
Le NST hanno diversi significati legati alla trasversalità di questa giovane disciplina. Utilizzano infatti, pur consentendo nuove possibilità, discipline come l' ottica , la biologia , la meccanica , la microtecnologia . Così, come riconosce il portale francese ufficiale di NST, "gli scienziati non sono unanimi sulla definizione di nanoscienza e nanotecnologia".
I nanomateriali sono stati identificati come tossici per i tessuti umani e le cellule in coltura. La nanotossicologia studia i rischi ambientali e sanitari legati alle nanotecnologie. Il rilascio su larga scala di nanoparticelle nell'ambiente è soggetto a questioni etiche .
La nanotecnologia beneficia di miliardi di dollari in ricerca e sviluppo. L'Europa ha concesso 1,3 miliardi di euro nel periodo 2002-2006 e 3,5 miliardi di euro nel periodo 2007-2013. All'inizio degli anni 2000, alcune organizzazioni prevedevano che il mercato globale annuale potesse essere dell'ordine di 1 trilione di dollari USA entro il 2015 (stima della National Science Foundation nel 2001), fino a 3 trilioni di dollari (stima Lux Research Inc del 2008).
Nel suo discorso dato il 29 dicembre 1959alla American Physical Society , Richard Feynman evoca un possibile campo di ricerca poi inesplorato: l'infinitamente piccolo; Feynman immagina un aspetto della fisica "in cui poco è stato fatto e molto resta da fare".
Basandosi sulle minuscole dimensioni degli atomi, ritiene possibile scrivere grandi quantità di informazioni su aree molto piccole: "Perché non possiamo scrivere l'intera Encyclopædia Britannica su una capocchia di spillo? ? ". Un'affermazione che non era stata specificatamente rilevata, e che ora è ampiamente citata (infatti, che all'epoca era irrealizzabile, ora sembra perfettamente fattibile, grazie ai progressi delle microtecnologie). Feynman vuole andare oltre le macchine macroscopiche con cui viviamo: immagina un mondo in cui gli atomi vengono manipolati uno ad uno e disposti in strutture coerenti di piccolissime dimensioni.
Lo sviluppo delle nanoscienze e delle nanotecnologie si basa sull'invenzione di due strumenti che consentono di osservare e interagire con la materia su scala atomica o subatomica. Il primo è il microscopio a effetto tunnel inventato nel 1981 da due ricercatori IBM ( Gerd Binnig e Heinrich Rohrer ), e che consente la scansione di superfici conduttrici o semiconduttrici utilizzando un fenomeno quantistico , l' effetto tunnel , per determinare la morfologia e la densità dell'elettronica stati delle superfici che esplora. Il secondo è il microscopio a forza atomica che è un derivato del microscopio a scansione a effetto tunnel e che misura le forze di interazione tra la punta del microscopio e la superficie da esplorare. Questo strumento consente quindi, a differenza di un microscopio a scansione a effetto tunnel , di visualizzare materiali non conduttivi. Questi strumenti combinati con la fotolitografia consentono di osservare, manipolare e creare nanostrutture.
Nel 1985, tre ricercatori, Richard Smalley , Robert F. Curl (della Rice University di Houston) e Harold W. Kroto ( Università del Sussex ) scoprirono una nuova forma allotropica del carbonio, la molecola C 60 composta da 60 atomi di carbonio. sui vertici di un poliedro regolare formato da sfaccettature esagonali e pentagonali. Ogni atomo di carbonio ha un legame con altri tre. Questa forma è nota come buckminsterfullerene o buckyball e deve il suo nome all'architetto e inventore americano Richard Buckminster Fuller che creò diverse cupole geodetiche la cui forma è analoga alla C 60 .
Più in generale, i fullereni, compreso il C60 , sono una nuova famiglia di composti del carbonio. Non equilateri, la loro superficie è costituita da una combinazione di esagoni e pentagoni come le sfaccettature di un pallone da calcio. Questa disposizione conferisce loro strutture sempre chiuse a forma di gabbia di carbonio. Tuttavia, non è stato fino al 1990 che Huffman e Kramer dell'Università di Heidelberg hanno sviluppato un processo sintetico che consente di ottenere queste molecole in quantità macroscopiche. I nanotubi sono stati identificati sei anni dopo in un sottoprodotto sintetico di fullerene.
Nel 1986, Eric Drexler ha pubblicato un libro sul futuro della nanotecnologia, Engines of Creation , in cui ha espresso la sua visione degli enormi progressi possibili con l'ascesa della nanotecnologia. Così le leggi fisiche che oggi sembrano insormontabili potrebbero essere superate, i prodotti creati potrebbero essere meno costosi, più solidi, più efficienti grazie alla manipolazione molecolare. Ma Drexler ha anche previsto quello che potrebbe essere chiamato il rovescio della medaglia, infatti tali tecnologie in grado di riprodursi o almeno replicarsi da sole potrebbero essere semplicemente catastrofiche poiché, ad esempio, i batteri creati in qualsiasi interesse comune potrebbero replicarsi all'infinito e devastare la flora ma anche sulla fauna e perfino sull'umanità.
Drexler scrive che se l'ascesa delle nanotecnologie, apparentemente inevitabile nel processo di evoluzione, dovesse portarci enormi benefici in campi molto vasti, è anche molto probabile che queste tecnologie diventino distruttive se non le padroneggiamo completamente.
A questo proposito, una delle domande che ci si può porre è la forte capacità di penetrazione che le nanoparticelle hanno nei confronti dei tessuti cellulari. Infatti, a causa della loro dimensione inferiore alle cellule, poiché queste ultime sono allo stato di particelle, possono superare determinate barriere naturali. Questa proprietà è peraltro già sfruttata nell'industria cosmetica.
Alla scala nanometrica, la materia mostra proprietà particolari, giustificando un approccio specifico. Questi includono proprietà quantistiche , ma anche effetti di superficie e volume, o anche effetti di bordo . La sfida delle nanoscienze è comprendere i fenomeni nanometrici, a vantaggio delle nanotecnologie (progettazione e utilizzo di sistemi nanometrici). Molti laboratori in tutto il mondo stanno lavorando lì.
Aspetti quantisticiQuindi, in accordo con le leggi della meccanica quantistica , una particella adotterà a livello nanometrico un comportamento ondulatorio a scapito del comportamento corpuscolare che conosciamo a livello macroscopico. Questa dualità onda-particella è particolarmente visibile nell'esperienza delle fenditure di Young . Un fascio di particelle (luce, elettroni, ecc.) interferisce con una serie di fenditure ravvicinate e crea uno schema di interferenza, caratteristico di un fenomeno ondulatorio. Questa dualità onda-particella della materia, che rimane fino ad oggi una delle maggiori questioni in fisica, causerà vari fenomeni a livello nanometrico, ad esempio:
Questi fenomeni sono stati osservati per la prima volta di persona nel 2001 , con la " corda elettricamente conduttiva" del suo inventore, il termodinamico Hubert Juillet, che ha permesso di confermare questo aspetto delle teorie della meccanica quantistica. Questo comportamento quantistico ci costringe a ripensare il nostro modo di pensare: per descrivere una particella, non parliamo più in termini di posizione in un dato momento, ma piuttosto in termini di probabilità che la particella venga rilevata in un luogo piuttosto che in un altro. .
Aspetti fisico-chimiciNanoparticelle e materiali offrono proporzioni molto elevate di atomi superficiali rispetto agli atomi interni, il che conferisce loro un'elevata reattività superficiale. Sono inoltre soggetti a notevoli cambiamenti nelle proprietà a seconda della loro dimensione e forma (in connessione con la loro reattività ma anche con effetti di confinamento quantistico ). La loro crescita, aggregazione, dissoluzione o evaporazione sono specifiche e giocano un ruolo chiave nella loro durata o ciclo di vita, nel loro comportamento con altri nano-oggetti, molecole di esseri viventi, organi o organismi viventi; in ambienti di laboratorio, o in natura, con conseguenze globali che stanno appena iniziando a essere valutate.
Dietro l'effetto annuncio, sono stati condotti diversi studi per comprendere l'evoluzione delle nanotecnologie e delle nanoscienze. Quindi, considerando il fatto che le definizioni non sono stabilizzate, la componente comune dei diversi metodi utilizzati è misurare l'attività nanotecnologica da tre angolazioni: pubblicazioni scientifiche (più per le conoscenze fondamentali), brevetti (più per aspetti tecnologici), ed eventualmente le istituzioni e società interessate o il capitale investito (per misurare l'attività economica e industriale reale). Che si tratti di brevetti o pubblicazioni scientifiche, i valori presentati nelle tabelle seguenti erano trascurabili prima degli anni '90.
Evoluzione tecnologica dal 1995 al 2003 nel mondoPer quanto riguarda l'articolo pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology nel 2006, si segnala il seguente sviluppo per i brevetti depositati presso l' Ufficio Europeo dei Brevetti (EPO):
Anno | 1995 | 2000 | 2003 |
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Numero di brevetti per l'anno | 950 | 1.600 | 2.600 |
Sebbene queste cifre rappresentino un forte cambiamento, c'è anche una relativa stabilità per questi due periodi. Tuttavia, questa evoluzione non tiene conto delle crescite più veloci (1997-1999) e delle diminuzioni (2000-2001).
Intorno al 2005 molti centri di ricerca hanno intrapreso lo studio dei nanofili (nanowire) per cercare di produrre per l'industria, con vari processi tra cui principalmente per accrescimento, un nanowire sufficientemente lungo e solido che presenti, in particolare, gli stessi effetti quantistici del rosario conduttore.
Evoluzione delle conoscenze fondamentali tra il 1989 e il 2000 nel mondoPer caratterizzare l'evoluzione delle pubblicazioni scientifiche, prenderemo un articolo utilizzando un metodo più completo di quello utilizzato in Nature Nanotechnology e che consente di caratterizzare l'evoluzione delle pubblicazioni nanotecnologiche:
periodi | 1989-1990 | 1991-1992 | 1993-1994 | 1995-1996 | 1997-1998 | 1999-2000 |
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Pubblicazioni cumulative | 1000 | 10.000 | 20.000 | 35.000 | 55.000 | 80.000 |
Nuove pubblicazioni | 1000 | 9.000 | 10.000 | 15.000 | 20.000 | 25.000 |
Seguendo un rapporto emesso dalla Commissione Europea sulla stima dello sviluppo economico di NST, possiamo guardare alle date di creazione delle società interessate da questa attività.
Periodi di creazione | Prima del 1900 | 1900-1950 | 1951-1980 | 1981-1990 | 1991-2000 |
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Numero di aziende coinvolte | 20 | 60 | 45 | 75 | 230 |
Queste cifre si basano su un particolare registro delle imprese che sembra sottovalutare l'effettiva forza lavoro. Mostrano una netta accelerazione delle imprese interessate dalle nanotecnologie a partire dagli anni '90, ma altre fonti più complete fanno stime ben al di sopra di queste cifre. Il sito NanoVIP ha stimato che nel 2005 sono state identificate più di 1.400 aziende interessate dalle nanotecnologie. Più recentemente, la ricerca mostra un numero di aziende superiore a 6.000 nel 2006. Questa ricerca si basa su un metodo che mira a combinare le fonti di informazione aggiungendo diversi indicatori di attività nanotecnologica, come i brevetti. Nel 2006, sulla base di questi risultati, gli Stati Uniti hanno ospitato il 48% delle imprese che investono nelle nanotecnologie, mentre l'Europa (dei 27 e paesi associati) ha totalizzato il 30% e l'Asia il 20%.
L'attuale sviluppo delle nanoscienze e delle nanotecnologie mobilita e copre un ampio spettro di campi e discipline scientifiche.
Dal punto di vista delle conoscenze scientifiche mobilitate, diverse sotto-discipline sono particolarmente utili per lo sviluppo delle conoscenze fondamentali di NST. Infatti, analisi dettagliate del modo in cui vengono pubblicati e costruiti articoli scientifici riguardanti le nanotecnologie e le nanoscienze, mostrano l'emergere di tre specifici sottocampi:
Tutti e tre questi campi si articolano tra loro con più o meno intensità e distanza. Hanno un impatto significativo sulle modalità organizzative dell'attività industriale che mobilitano nell'area interessata. La nanobiologia è essenzialmente strutturata attorno a tante piccole imprese e grandi gruppi farmaceutici, mentre le attività industriali interessate dalla nanoelettronica sono organizzate, per la maggior parte, attorno a gruppi molto grandi, poche piccole imprese e grandi apparecchiature condivise.
L'ingegneria molecolare, resa possibile dall'invenzione di uno strumento come il microscopio a scansione tunnel , consiste nel costruire e sviluppare molecole “on demand”.
Le comunità biologiche e mediche sfruttano le proprietà dei nanomateriali per diverse applicazioni (agenti di contrasto per l'imaging cellulare, terapie per la lotta al cancro).
Raggruppiamo sotto il termine nanobiologia e applicazioni di nanomedicina in questo campo. In Francia, Patrick Couvreur è il più antico rappresentante dei ricercatori in questa corrente di NST.
Possiamo aggiungere funzioni ai nanomateriali interfacciandoli con strutture o molecole biologiche. La loro dimensione è davvero molto vicina. I nanomateriali sono quindi utili per la ricerca e per applicazioni in vivo e in vitro . Questa integrazione consente l'emergere di strumenti diagnostici o di somministrazione dei farmaci.
Possiamo vedere progressi nel campo dello stoccaggio, della produzione di energia e del risparmio energetico.
Questo idrogeno potrebbe quindi essere utilizzato nei motori a combustione o nelle celle a combustibile .
Le strutture dei chip elettronici o dei circuiti integrati sono già su scala nanometrica e fanno largo uso delle nanotecnologie. I progressi sono costanti nei campi delle comunicazioni, dell'archiviazione delle informazioni e dell'informatica.
Non molto tempo fa , si riteneva che integrare componenti di due micron , ovvero 2*10 -6 m, sarebbe stata la soglia assoluta di miniaturizzazione per i dispositivi a semiconduttore (lo spessore della linea sui circuiti dei primi processori Intel era circa 10 micron, a quel tempo pensavamo che sarebbe stato difficile superare la barriera di un micron ).
Nel 2004, architetture di 90 nanometri (0,09 micron) costituivano lo stato dell'arte e processori sono stati prodotti in serie con una finezza di 65 nanometri dalla prima metà del 2006. Chip incisi in 45 nanometri sono stati rilasciati a metà del 2007, chip da 32 nanometri sono state rilasciate nel 2009, l'incisione a 22 nanometri è stata rilasciata nel 2012 e quella a 7 nanometri è prevista per il 2022. Ma c'è un limite assoluto, almeno per una tecnologia ereditata dai processi convenzionali della fotolitografia , compresi gli sviluppi delle tecnologie attuali, come come fotolitografia "UV estremi", litografia a raggi X duri, incisione a fascio di elettroni, ecc. La nanotecnologia suggerisce un approccio nuovo e più radicale quando i percorsi convenzionali hanno raggiunto i loro limiti.
Due grandi difficoltà predominano nella costruzione di circuiti elettronici basati sulla nanotecnologia, e quindi nell'emergere del nanocomputer :
La diversità delle ricerche intraprese nel campo delle NST, nonché la varietà delle conoscenze mobilitate, ha portato alla costituzione di diverse definizioni di NST in letteratura. Questa osservazione può essere basata su due idee centrali che hanno un impatto significativo sulla nostra capacità di trovare una definizione unica e stabile:
Gli NST possono essere caratterizzati studiando nuove proprietà della materia che appaiono su scala nanometrica, in particolare con effetti di superficie ed effetti quantistici.
Infatti, su scala nanoscopica, il rapporto tra le diverse forze di interazione è diverso dal rapporto su scala macroscopica . Le forze di superficie diventano predominanti di fronte alle forze di inerzia, infatti:
Inoltre, le ridotte dimensioni consentono di mettere in gioco effetti quantistici come l' effetto tunnel , il trasporto balistico e l'emissione di campo. Esistono applicazioni dirette nel campo dei semiconduttori che aprono prospettive per i superconduttori .
Per dimensioni dell'ordine del nanometro cambiano le caratteristiche elettriche, meccaniche o ottiche dei materiali. D'altra parte, poiché i rapporti di superficie stanno diventando predominanti, le nanotecnologie stanno aprendo prospettive in chimica, in particolare per la catalisi .
È anche possibile definire nanoscienze e nanotecnologie dal nuovo approccio che le caratterizzerebbe.
Storicamente, il processo di fabbricazione di una macchina o di un semplice oggetto manufatto si basa essenzialmente su manipolazioni e disposizioni macroscopiche. I materiali vengono prodotti, modellati per asportazione di materiale o deformazione, quindi assemblati su scala di grandi aggregati di materiale. Più recentemente, l'esempio della microelettronica mostra che siamo in grado di produrre su una superficie equivalente un numero sempre maggiore di elementi costitutivi. Pertanto, il numero di transistor sui microprocessori su un chip di silicio raddoppia ogni due anni (verificando la legge di Moore ). Questo aumento illustra il fenomeno della miniaturizzazione che predomina nella microelettronica e più in generale nell'elettronica .
Al contrario, la nanotecnologia si basa sul processo inverso: consiste nel partire dal più piccolo per arrivare al più grande. Va dall'interno (atomi) all'esterno (macchine e manufatti). Per questo la chiameremo tecnologia “ bottom-up ”. La nanotecnologia è quindi la disciplina che mira a studiare, manipolare e creare gruppi di atomi quindi oggetti fabbricati dal controllo individuale degli atomi, "dal basso verso l'alto".
In questa prospettiva, il termine generico “nanotecnologie” si riferisce all'assemblaggio controllato di atomi e molecole al fine di formare componenti di dimensioni maggiori, talvolta caratterizzati da nuove proprietà fisico-chimiche.
Anche se c'è stata una mania per le potenziali applicazioni delle nanotecnologie, gran parte delle applicazioni commercializzate è limitata all'uso di una "prima generazione" di nanomateriali passivi. Ciò include le nanoparticelle di biossido di titanio nei filtri solari, nei cosmetici e in alcuni prodotti alimentari; nanoparticelle di ferro negli imballaggi alimentari; nanoparticelle di ossido di zinco nelle creme solari e nei cosmetici, nei rivestimenti per esterni, nelle pitture e nelle vernici per imbottiti; e nanoparticelle di ossido di cerio che agiscono come catalizzatori di carburante. Anche i nanomagneti, chiamati anche magneti molecolari, sono in fase di sviluppo dal 1993.
Un progetto, The Project on Emerging Nanotechnologies , identifica i diversi prodotti contenenti nanoparticelle e basati su nanotecnologie. Nel 2007, questo progetto ha identificato più di 500 prodotti di consumo basati sulle nanotecnologie. Nel 2008, il rapporto risultante da questo progetto ci dice che il principale settore interessato dai prodotti di consumo nanotecnologici è la salute e lo sport (abbigliamento, accessori sportivi, cosmetici, cura della persona, creme solari, ecc.) con il 59% dei prodotti, seguito da elettronica e computer, che rappresentano il 14% (audio e video; fotocamera e film; hardware del computer; dispositivi mobili e comunicazione).
Inoltre, le applicazioni che richiedono la manipolazione o la disposizione di componenti su scala nanometrica (atomo per atomo) richiedono ricerche approfondite in corso prima di portare alla loro commercializzazione. Infatti, le tecnologie attualmente contrassegnate con il prefisso “nano” sono talvolta poco affini e lontane dagli obiettivi finali annunciati dalle nanotecnologie, in particolare nell'ambito della manifattura molecolare che è un'idea sempre suggerita dal termine. Potrebbe quindi esserci il pericolo che si formi (o si formi) una "nano bolla", derivante dall'uso del termine da parte di scienziati e imprenditori per raccogliere ulteriori mezzi finanziari, a scapito del termine. le possibilità di trasformazioni tecnologiche a lungo termine.
Anche David M. Berube, in un libro sulla bolla delle nanotecnologie, conclude in questa direzione ricordando che parte di quella che viene venduta come “nanotecnologia” è in realtà una rielaborazione della scienza dei materiali. Questo fenomeno potrebbe portare al fatto che le nanotecnologie sono rappresentate da un'industria basata essenzialmente sulla vendita di nanotubi e nanofili (fili unidimensionali misurati in nanometri), che avrebbe l'effetto di limitare il numero di fornitori a poche aziende che vendono prodotti a bassi margini con volumi molto grandi.
La ricerca scientifica spesso richiede investimenti significativi. Nel caso delle nanotecnologie, dove l'oggetto di studio è specializzato e che richiede attrezzature specifiche e costose, gli investimenti necessari non possono essere sostenuti da un solo team. Per continuare la loro ricerca, scienziati e ingegneri sono finanziati da un'ampia varietà di attori che possono essere raggruppati in tre categorie:
Tenendo conto degli investimenti sia privati che pubblici in ricerca e sviluppo sulle nanotecnologie, è possibile posizionare i paesi l'uno rispetto all'altro in base al volume degli investimenti effettuati. Tale operazione richiede però cautele in quanto, da un lato, è in gioco la dimensione degli enti a confronto e, dall'altro, per il fatto che ogni governo ha spesso un dispositivo oltre a specifiche modalità di finanziamento della ricerca. Così, nel 2005, la ricerca e sviluppo di NST è stata finanziata per il 48,1% dai governi, il 46,6% dalle imprese e il 5,2% dal capitale di rischio per un totale investito nell'anno di 9,57 miliardi di dollari. A seguito di questa distribuzione, il Paese leader sono gli Stati Uniti ($ 1,606 miliardi), seguiti da Giappone ($ 1,1 miliardi), Germania ($ 413 milioni), Unione Europea ($ 269 milioni) e Cina ($ 250 milioni ). La Francia, dal canto suo, si colloca all'8 ° posto, con un totale di 103 milioni di dollari stanziati per la ricerca e lo sviluppo delle nanotecnologie.
In Europa, il 7 ° Programma Quadro svolge un ruolo importante nell'organizzazione della ricerca NST in tutto il continente. Il 7 ° Programma Quadro di Ricerca e Sviluppo è il risultato della strategia di Lisbona , gli obiettivi generali sono stati concordati nel 2000, che definisce le questioni economiche e politiche per dare all'Unione Europea un'economia della conoscenza competitiva e dinamica: "gli obiettivi generali del 7 I PC sono stati raggruppati in quattro categorie: Cooperazione, Idee, Persone e capacità. Per ogni tipo di obiettivo esiste un programma specifico corrispondente alle principali aree della politica di ricerca dell'UE. Tutti i programmi specifici lavorano insieme per promuovere e incoraggiare la creazione di poli europei di eccellenza (scientifica)”. L'Unione Europea annuncia più di un raddoppio dei budget destinati ai programmi quadro che passerebbero da circa 20 miliardi di euro (tra il 2002 e il 2006) a 53,2 miliardi (per il periodo 2007-2013). In quanto tali, le nanotecnologie occupano una posizione elevata nella categoria Cooperazione del 7 ° Programma Quadro, che mira principalmente a promuovere la creazione di partenariati tra gruppi di ricerca europei (e paesi partner) ea sviluppare ricerche multidisciplinari e trasversali.
In simmetria con il Programma quadro dell'Unione europea , gli Stati Uniti hanno definito la National Nanotechnology Initiative (NNI) iniziata nel 2001. A differenza dell'Unione europea, questo programma federale di ricerca e sviluppo è specificamente dedicato alle nanotecnologie, ma mira anche a coordinare gli sforzi di più agenzie che lavorano su scala nanometrica nel campo della scienza e della tecnologia. Nel 2008, il budget assegnato all'NNI sarebbe di 1,5 miliardi di dollari, più del triplo della spesa prevista per il 2001 (464 milioni di dollari).
In considerazione delle somme investite, questo tipo di programma ha una forte influenza sulla strutturazione degli spazi di ricerca scientifica e sulla natura delle collaborazioni intraprese. È infatti sulla base dei primi assi di sviluppo che si definiscono obiettivi concreti che portano alla costruzione dei bandi.
Si noti in termini di nanotecnologie, l'importanza del parco tecnologico di Grenoble, che rappresenta un pool di ricercatori e ingegneri unico in Europa in questo campo. I paesi emergenti, in particolare il Marocco, hanno creato aree prioritarie dedicate alla ricerca nelle nanotecnologie.
Molti nanomateriali sono noti per essere tossici per i tessuti e le cellule umane in coltura . Inducono stress ossidativo , infiammazione da citochine e necrosi cellulare. A differenza delle particelle più grandi, i nanomateriali possono essere assorbiti dai mitocondri e dal nucleo cellulare . Gli studi hanno dimostrato la possibilità per i nanomateriali di causare mutazioni del DNA e di indurre grandi cambiamenti nella struttura mitocondriale , che possono portare alla morte cellulare . Le nanoparticelle possono essere mortali sul cervello di trote con effetti paragonabili a avvelenamento a mercurio .
Un progetto chiamato " Nanogenotox " Il progetto Nanogenotox , coordinato da Afsset ma che coinvolge diversi paesi europei è di oltre 3 anni per offrire alla Commissione europea "un metodo alternativo, un rilevamento robusto e affidabile della potenziale genotossicità dei nanomateriali che potrebbe causare un rischio di cancro o di riproduttività nell'uomo ” . In questo contesto verranno studiati 14 nanomateriali fabbricati (classificati in tre gruppi: biossido di titanio , biossido di silicio e nanotubi di carbonio scelti perché già utilizzati in prodotti quali cosmetici , alimentari, prodotti di consumo), compreso il punto di vista dei rischi di esposizione (per via orale , cutaneo, inalatorio, con test in vivo ) e la loro produzione in Europa. Secondo Bruno Bernard, "le nanoparticelle sono, come l' amianto negli anni '60, una rivoluzione pericolosa se non sorvegliata ".
Ogni due anni dal 2008, la piattaforma Nanosafety ( PNS ) installato vicino Minatec sulla Grenoble area scientifica , organizza il internazionale convegno Nanosafe a casa Minatec. Centinaia di scienziati discutono della questione dell'uso delle nanoparticelle nella nostra società e delle conseguenze sulla salute umana.
Anche se si suppone che le nanotecnologie risparmino materiale favorendo la miniaturizzazione o la sostituzione, nella stragrande maggioranza dei casi le applicazioni portano a usi dispersivi , incorporando particelle metalliche nei prodotti senza alcuna speranza di riciclo . Questo è particolarmente problematico per metalli come zinco, titanio e argento. I volumi coinvolti non sono aneddotici. Ad esempio, la produzione di nanoargento ha rappresentato 500 tonnellate nel 2008, ovvero quasi il 3% della produzione mondiale di argento.
Nelle scienze sociali, le NST si presentano ancora come oggetti emergenti. In Francia, il CNRS ha creato una commissione interdisciplinare "Impatti sociali delle nanotecnologie" che ha operato tra il 2004 e il 2007 , ma non è stata rinnovata. Il lavoro sugli usi reali è inesistente, poiché le persone, per lo più ignoranti di cosa siano le nanotecnologie, non hanno nulla da dire in merito, il che fornirebbe materiale per interviste e questionari. I sociologi si concentrano per il momento sull'analisi dei discorsi tenuti da scienziati e politici (ad eccezione degli studi di laboratorio, che si concentrano sui cambiamenti nelle pratiche e nell'organizzazione legati all'emergere delle nanotecnologie).
Gli NST coinvolgono l'ingegneria di assemblaggio che associa strettamente scienza e tecnologia: consentono quindi di prevedere future applicazioni tecnologiche, che rappresentano sfide economiche considerevoli. Tutti i laboratori che mostrano la loro appartenenza al campo delle NST non hanno necessariamente cambiato i loro temi di ricerca. Alcuni hanno “rietichettato” il loro lavoro aggiungendo il prefisso “nano” al titolo del loro programma, senza cambiare nulla nella sostanza. Il NST alimenta così un discorso di promessa, con le sue ricadute economiche, ma anche istituzionali, politiche e ideologiche. I sociologi analizzando il contenuto dei rapporti degli enti di ricerca notano che dall'inizio degli anni 2000 questi non sono più solo diagnostici: formulano un vero e proprio progetto sociale. Lo sviluppo di queste nuove tecniche si presenta come irresistibile e porta naturalmente al progresso sociale, secondo una visione scientifica, cioè meccanica, razionale e programmabile dell'evoluzione della conoscenza. Gli sviluppi tecnologici sono presentati come inevitabili dagli esperti, seguiti dai politici, inducendo uno sviluppo altrettanto inevitabile della società. Una scienza predittiva della società consente di giustificare le politiche da attuare, comprese le azioni correttive volte sia a limitare i rischi sia a ridurre le resistenze.
Le nanotecnologie sono oggetto di un dibattito sociale, inizialmente limitato alla comunità scientifica. Il dibattito è entrato nell'arena dei media nel 2000 con l'articolo di Bill Joy “Perché il futuro non ha bisogno di noi” sulla rivista Wired , uno dei titoli più noti della cybercultura. Nei paesi industrializzati, il dibattito pubblico sta appena emergendo quando molti nanoprodotti vengono fabbricati e distribuiti. È il caso in particolare degli Stati Uniti o del Regno Unito.
Le sfide e i rischi indotti dall'incorporazione di materiali nanotecnologici (in particolare con le nanoparticelle) nonché le nuove applicazioni che saranno consentite attraverso il controllo della produzione su scala atomica, destano preoccupazioni e persino allerta. .
Nanotoxicology , rivista scientifica pubblicata dal 2007 da Taylor & Francis , è dedicata specificamente allo studio della tossicità delle nanotecnologie.
In Francia , dopo una prima manifestazione contro le nanotecnologie il 2 e3 giugno 2006durante l'inaugurazione del complesso Minatec , nel 2009 - 2010 è stato organizzato un dibattito pubblico nazionale sulle nanotecnologie, ma non è andato a buon fine. Da allora, il sito di monitoraggio delle informazioni per i cittadini ha permesso di monitorare le varie questioni.
Febbraio 2014, il Consiglio Superiore della Sanità ha pubblicato un parere su un progetto di Regio Decreto (RD) relativo alla commercializzazione delle sostanze fabbricate e alla creazione di un registro ufficiale per la dichiarazione di tali prodotti. Per il Belgio, il Consiglio raccomanda pertanto per il momento:
Per ulteriori informazioni sul progetto RA in discussione e raccomandazioni specifiche del CSS su questo progetto.
In Francia , le reazioni al fenomeno delle nanotecnologie vanno dall'interrogatorio alla denuncia.
Prodotto nel 2007 , il documentario Le Silence des Nanos di Julien Collin vuole essere "un interrogativo critico ma razionale dell'attività scientifica e dello sviluppo tecnologico da un punto di vista antropologico, filosofico e politico".
Più impegnata, il Gruppo di Marsiglia-Aix dei ristruttura Associazione Internazionale Jacques Ellul la ricerca sulle nanotecnologie nel contesto del transumanesimo , un fenomeno che si descrive come le tesi espresse dalla metà del XX ° secolo dal sociologo Jacques Ellul . Ritiene che la tecnica abbia cambiato status: ha cessato di essere "un vasto insieme di mezzi ciascuno assegnato a un fine", si è evoluta in un "ambiente circostante a sé stante" per diventare "un fenomeno completamente autonomo (. ..) sfuggendo sempre più al controllo dell'uomo e facendogli pesare un gran numero di determinazioni”. Ellul precisa che non si può criticare la tecnica senza fare riferimento a considerazioni metafisiche: "Non è la tecnica che ci rende schiavi ma il sacro trasferito alla tecnica" mentre la politica, di fronte a questo sacro non può che essere "impotente e perfino "illusoria".
Più ancorato al campo politico, facendo leva su una reazione cittadina ma difendendosi dall'essere tecnofobico , il collettivo di Grenoble Pièces et main d'oeuvre vede nelle nanotecnologie l'espressione di un nuovo totalitarismo .