Miniaturisation des outils et des objets d’étude

Avec la progression des possibilités des smartphones qui remplacent quasiment en un seul objet de poche l’appareil photo, le magnétophone, la radio, l’ordinateur, la télévision –~et le téléphone~!~–, tout un chacun est habitué à la course vers la miniaturisation des dispositifs électroniques/optiques. Il en est de même pour l’instrumentation scientifique. Une «simple» modification du logiciel de gestion du CCD («coupled charged devices») transforme un smartphone en compteur de radioactivité, voire un appareil photo en caméra hyperspectrale. Ceci repose sur les développements de l’électronique, des sources de lumière et des capteurs de rayonnements, en particulier des CCD. Issus des recherches pour le combat nocturne dans les années 1970, les CCD sont à la base de l’instrumentation, que ce soit en microscopie (électronique, optique, moléculaire) ou en spectroscopie (fluorescence, Raman). Le smartphone peut remplacer un instrument dédié ou constituer une partie de spectromètre ultraportable. Le développement de ces travaux est très rapide bien que la recherche de miniaturisation en chimie analytique remonte aux années 2000.

La même constatation peut être faite avec les lasers, qui sont maintenant des accessoires de simples stylos~! La miniaturisation des sources et des capteurs est particulièrement intéressante pour les dispositifs optiques car la grande réduction de taille des pixels permet de conserver une bonne résolution spectrale malgré la diminution des chemins optiques. Cette miniaturisation, en facilitant la réalisation d’assemblages à partir d’éléments développés par de nombreuses sociétés, favorise l’innovation, la concurrence et la diminution des coûts, et en boucle conduit à un marché plus large et à une diminution supplémentaire des coûts. De nouveaux acteurs peuvent donc accéder à des outils sophistiqués et les utiliser à de nouvelles problématiques.

Ce numéro thématique «Chimie & Miniaturisation~: une révolution en marche» tente un survol de l’évolution des outils et des pratiques concernant la miniaturisation des instruments et des objets d’étude ou prises d’essai. Il aborde aussi les implications de la miniaturisation en génie des procédés et sur le plan conceptuel en considérant les objets basiques du chimiste –~les liaisons chimiques et les édifices moléculaires~– comme des dispositifs intrinsèques.

La rapidité des développements fait que le contenu de ce numéro apparaitra rapidement dépassé, n’étant qu’une photo de cette évolution. La disponibilité d’instruments peu onéreux bouleversera non seulement l’enseignement, mais aussi les rapports entre producteurs et consommateurs.