Nanorobot

Un nanorobot ou nanites est un robot dont les composants sont à une échelle naine (10^-9 mètres), fabriqué grâce aux nanotechnologies émergentes. Plus particulièrement, la nanorobotique fait référence au domaine d'ingénie qui s'intéresse au dessin et à la construction des nanorobots, dont leurs dimensions varient entre 0,1 et 10 micromètres et qui ont des composants nains, moléculaires ou à base d'ADN.

En général de telles machines sont à l'étape de recherche, mais quelques appareils moléculaires ont été mis à l'épreuve. Un exemple est un détecteur ayant un interrupteur de 1,5 nm de largeur, capable de compter des molécules précises dans un échantillon chimique. Les nanorobots pourraient trouver leur première application utile dans la médecine, servant à repérer et anéantir des cellules cancéreuses. Une autre application possible serait de détecter des produits chimiques toxiques dans l'environnement et mesurer leur concentration. L'université Rice a créé une voiture à molécule unique avec des buckminsterfullerènes en guise de roues, produite par un processus chimique.

Une autre définition serait un robot capable d'interactions précises avec des objets microscopiques, ou capable d'effectuer des manipulations à l'échelle naine. De tels appareils appartiennent plutôt à la microscopie ou microscopie à sonde locale. Par conséquence, même un grand appareil, tel qu'un microscope à force atomique peut se considérer comme un outil nanorobotique lorsqu'il est configuré à effectuer des manipulations à l'échelle naine. Également, on peut ajouter à cette catégorie des robots de grande taille capables quand-même de bouger avec une telle précision.

Théorie nanorobotique

Selon le physicien Richard Feynman, c'était son ancien étudiant de troisième cycle et collaborateur Albert Hibbs qui lui avait d'abord suggéré (env. 1959) l'utilisation des machines menues (envisagées par Feynman) à des fins médicales. Hibbs suggéra que certaines machines réparatrices pourrait rapetisser jusqu'au point où il serait théoriquement possible (comme le dit Feynman) "d'avaler le médecin". L'idée se trouva incorporée dans sa dissertation de 1959 titré Il y a plein de place au fond.

Puisque ces robots seraient d'une taille microscopique, il en faudrait sans doute une grosse quantité en collaboration afin d'effectuer des tâches sur une échelle macroscopique.

Une discussion théorique approfondie, traitant des questions de dessin (détection, alimentation, orientation, maniement, déplacement et calculs faits à bord) est présentée dans le contexte médical par Robert Freitas. Certaines discussions restent au niveau de l'irréalisable et n'approchent pas du niveau du génie spécifique.

Applications

Des applications dans le domaine médical sont envisageables. Par exemple, le système animé par des fibres musculaires pourrait aider les patients dont les nerfs phréniques sont endommagés, ayant donc du mal à respirer, à utiliser leurs propres fibres cardiaques, en forçant leur diaphragme à se contracter. Placés dans le corps humain, ces bio-robots feraient fléchir un matériau piézo-électrique plutôt qu'un fil de silicium et l'émission de décharges de quelques millivolts stimulerait les nerfs phréniques.

Parmi les plus intéressantes applications hypothétiques des nanorobots, on dénote la construction de nanomachines hypercomplexes et multifonctionnelles qui permettraient la reconstruction de tissus vivants par une simple injection sous-cutanée. Ces nanorobots, assez petits pour entrer dans une cellule vivante, pourraient remplacer ou réparer les organites, modifier les acides nucléiques — donc le code génétique — ou effectuer d’autres tâches impossibles sans une micro-chirurgie invasive. On peut aussi s'imaginer que les nanorobots pourraient guérir les cancers, en détruisant les cellules qui dégénèrent.

Formes et approches

• Biopuce
• Machine nucléique
• À base de bactéries

Exemple en œuvre

La revue britannique New Scientist, dans son numéro du 28 février 2004, a annoncé que le chercheur américain Carlos Montemagno et ses collègues de l’université de Californie (Los Angeles) ont mis au point un nanorobot animé à partir d’un muscle cardiaque de rat. Cette « machine », constituée d'un fil de silicium en arc de voûte au-dessous duquel sont attachées les fibres cardiaques, n'est pas plus épaisse qu’un cheveu humain. Ce nanorobot a pu ramper à une vitesse de l'ordre de 40 micromètres par seconde grâce au glucose, source d'énergie du muscle. En pliant et dépliant la voûte, la contraction et le relâchement des fibres musculaires permettent ainsi le mouvement.

Science-fiction

Les nanorobots sont un thème récurrent dans les univers de science-fiction. Les essaims de nanorobots, y compris les réplicateurs au cœur du brouillard utilitaire ou de la gelée grise, se dépeignent dans plusieurs œuvres de science-fiction telles que Star Trek, Stargate ou l'Au-delà du réel.

Certains partisans de la robotique naine, en réponse à l'émoi suscité par la supposition d'une gelée grise, soutiennent que des nanorobots capables de se répliquer en dehors d'une usine close ne constituent nullement un volet nécessaire de la technique, et que l'autoréplication si jamais mise au point, pourrait être dotée de sauvegardes de sûreté. De plus, ils affirment que leurs plans actuels du développement et utilisation da la fabrication moléculaire ne comprennent pas de réplicateurs en liberté.