Physique Nanoparticules

I- Nanochimie

Les nanoparticules sont définies comme étant des nano-objets dont les dimensions sont à l'échelle nanométrique, c'est-à-dire des particules dont le diamètre est environ inférieur à 100 nm. Une autre définition, plus large, qualifie de « nanoparticule » un assemblage d'atomes dont au moins une des dimensions se situe à l'échelle nanométrique ; ceci correspond à la définition de « nano-objet ».

Les nanoparticules ont été utilisées dès l’Antiquité lorsque les artisans avaient l'habitude pour produire un effet brillant de disposer ces nanoparticules sur la surface des bacs. Cela créait un effet brillant, lustrant, dû à un film contenant des nanoparticules d’argent et de cuivre dispersés de manière homogène à l’intérieur du film. Les artisans ont produit les nanoparticules en ajoutant le cuivre, les sels et les oxydes d'argent avec le vinaigre, l'ocre et l'argile et en les disposants sur la surface de la poterie. Alors les bacs ont été mis dans un four à environ 600°C. Avec la chaleur la glaçure s’est ramollie, entraînant les ions cuivre et argent à migrer dans les couches externes de la glaçure. En 1857, Michael Faraday fournit la première description, en termes scientifiques, des propriétés optiques des métaux d’échelle nanométrique composant les bacs.

Les nanoparticules de synthèses sont actuellement produites par des méthodes diverses (en agglutinant des atomes (bottum-up) ou en miniaturisant des matériaux (top-down)), dont : La synthèse chimique (en phase vapeur (carbures, nitrures, etc.), en phase liquide (la plupart des métaux et oxydes), etc…) ; Synthèse par des méthodes physico-chimiques (par évaporation/condensation (pour Fe, Ni, Co, Cu, Al, Pd, Pt, oxydes) ; par pyrolyse laser (Si, SiC, SiCN, TiC, TiO2, fullerènes, suies carbonées, etc.), etc…) ; Synthèse par méthodes mécaniques (mécanosynthèse et activation mécanique dans le domaine de la métallurgie des poudres (ex : broyage à haute énergie pour tout type de matériaux (métalliques, céramiques, polymères, semi-conducteurs)) ; consolidation et densification ; déformation par torsion, laminage ou friction), etc…) et enfin : Synthèse par méthodes biologiques (production expérimentale de molécules organiques par des OGM (organismes génétiquement modifiés)).

Les perspectives d'utilisation des nanotechnologies sont infinies : on les retrouve dans l’automobile, dans l’industrie textile, dans l’industrie électronique, dans l’informatique et aussi la cosmétique mais ces nanoparticules sont particulièrement prometteuses dans le domaine de la santé. Elles sont déjà utilisées dans l'imagerie médicale (agent de contraste pour la RMN, imagerie optique). La recherche médicale travaille sur des applications thérapeutiques multiples, et imagine de nouveaux médicaments de type nanorobot qui libère le principe actif au cœur de la cellule, neutronthérapie en oncologie, par exemple.

Mais on distingue également les nanotubes de carbone, 100 fois plus solide que l’acier avec une densité 6 fois plus faible. Ce nanomatériau est remarquablement conducteur ce qui lui confère l’intérêt des scientifiques. Un nanotube de carbone est un feuillet d’atomes de carbone assemblés selon un réseau d’hexagones et roulé sur lui-même.

Le nanovecteur, lui est utilisé dans le domaine médical et permet lors d’une ingestion ou une transplantation de protéger le principe actif du médicament et de le transporter jusqu’à la cellule ciblée. Ce nano-objet empêche la dégradation du principe actif (en le protégeant de certains enzymes) et permet également un soin plus efficace et plus rapide.

II- Synthèse ou Hémisynthèse de molécules complexes,

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