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Nanoparticule, un millier d'atomes

Qu'est-ce qu'une nanoparticule ?

   Catégorie : matière et particules
Mise à jour 01 juin 2013

L'attribut le plus important qui définit la nanoparticule, est la taille. Une nanoparticule est un corps ayant une dimension de l'ordre de 100 nanomètres (équivalent à environ un millier d'atomes). Cette taille est vraiment petite, 100 nanomètres ou 0,1 micromètre, correspond à la longueur d'onde des ultraviolets qui rayonnent dans la plage des 10 à 380 nanomètres. Par exemple, les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain (la lumière visible), sont comprises dans des longueurs d'onde de 0,38 à 0,78 micromètres, de 380 nanomètres pour le violet à 780 nanomètres pour le rouge. D'ailleurs, la diffusion dynamique de la lumière, est la seule technique capable de mesurer des particules en solution ou en suspension dans un échantillon de matériau. Les nanoparticules ont des propriétés intéressantes qui sont entièrement dépendantes, du fait qu'à l'échelle des nanoparticules, les attributs physiques de celles-ci sont différents des propriétés du matériau d'origine. La recherche sur les nanoparticules s'intéresse aux avantages et aux performances du produit à cette échelle. Le but est de rechercher les matériaux dont les propriétés changent, si la taille des particules diminue en dessous d'une taille critique (la taille à laquelle ce changement se produit est dépendante du matériau). On parle alors de nanoscience, c'est à dire, l’étude des phénomènes et la manipulation de la matière à l'échelle atomique, moléculaire et macromoléculaire, où les propriétés diffèrent sensiblement de celles qui prévalent à une plus grande échelle. Les nanoparticules ont été détectés, dans les années 1980, grâce au microscope électronique à effets spéciaux. Une nanoparticule est un corps ayant une dimension de l'ordre de 100 nanomètres (équivalent à environ un millier d'atomes). C'est en 2000 que l'on a commencé à commercialiser des nanomatériaux et depuis, le développement est exponentiel.

 matière quarks

Image : Les dimensions des particules élémentaires.

 
 NumberSymbol
   
10-240,000 000 000 000 000 000 000 001y (yocto)
10-210,000 000 000 000 000 000 001z (zepto)
10-180,000 000 000 000 000 001a (atto)
10-150,000 000 000 000 001fm (femto)
10-120,000 000 000 001p (pico)
10-90,000 000 001n (nano)
10-60,000 001µ (micro)
10-30,001m (milli)
10-20,01c (centi)
10-10,1d (deci)
1001 
10110da (deca)
102100h (hecto)
1031 000k (kilo)
1061 000 000M (mega)
1091 000 000 000G (giga)
10121 000 000 000 000T (tera)
10151 000 000 000 000 000P (peta)
10181 000 000 000 000 000 000E (exa)
10211 000 000 000 000 000 000 000Z (zeta)
10241 000 000 000 000 000 000 000 000Y (yotta)

Image : Tableau des puissances de 10 utilisées en physique.

Domaines d'application des nanoparticules

    

Un grand nombre de domaines industriels utilisent les nanomatériaux, en optique, on s'en sert pour fabriquer des enduits anti réflexion.
Dans le domaine thermique, ils sont utilisés pour augmenter le transfert thermique des capteurs solaires ou améliorer l'efficacité des réfrigérants dans les transformateurs ou encore améliorer la durée de vie des batteries. En mécanique, les industriels utilisent les nanomatériaux pour améliorer la résistance à l'usure ou pour créer de nouvelles structures, plus solides ou plus légères.
En électronique, les nanomatériaux sont utilisés pour augmenter la performance des composants comme les condensateurs ou les afficheurs embarqués dans les téléphones portables.
L'industrie pharmaceutique utilisent les nanomatériaux pour fabriquer des pansements antibactériens ou encore des sondes de détection de maladies. Dans le domaine environnemental,  les nanomatériaux permettent de dépolluer les sols lors de contamination, de filtrer les eaux plus efficacement.

 

Les applications à base de nanomatériaux, sont très nombreuses et tous les domaines d'activité sont concernés.

nota : Le Zetasizer Nano, mesure la taille des particules dans un liquide jusqu'à moins d'un nanomètre en observant le mouvement thermique, ou le mouvement Brownien de la particule. La taille des particules est mesurée en analysant la diffusion de la lumière du laser par les particules en déterminant le coefficient de diffusion et ainsi la taille des particules grâce à la relation de Stokes-Einstein. Cette méthode est appelée DSL (diffusion dynamique de la lumière).

Image : Les nanotubes de carbones sont les premiers produits industriels issus des nanotechnologies. Ces nanotubes sont résistants, durs, excellents conducteur électrique et thermique, ils cumulent de nombreuses qualités, utilisées dans les produits innovants.

 nanotube, nanoparticules de carbone

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