S'il existe dans le champ des nanosciences de nombreux travaux de recherche qui sont le prolongement de travaux plus anciens, il en est d'autres qui reposent spécifiquement sur la découverte récente de propriétés inédites de la matière à l'échelle nanométrique. En voici quelques exemples marquants.
Illustration parfaite d'un changement radical de propriété : les nanoparticules d'or
L'or est connu pour être inerte sous sa forme habituelle. C'est ce qui en fait tout l'intérêt en bijouterie : il ne s'oxyde pas, donc ne se ternit pas. A l'échelle nanoscopique, des changements importants apparaissent. Tout d'abord, sous forme de nanoparticules, l'or s'avère être catalyseur. Par exemple, fixé sur un support d'oxyde, il catalyse la réaction d'oxydation du CO (monoxyde de carbone) en CO2 (dioxyde de carbone) à température ambiante. Ses caractéristiques optiques différent aussi : pour des nanoparticules inférieures à 10 nm, il peut apparaître violet, rouge, vert ou bleu, selon la taille et la forme des particules.
Pour en savoir plus, lire ce communiqué de presse du CNRS du 19 décembre 2006 : Nanosciences : la ruée vers l'or.
Le carbone, de la suie aux nanotubes
Le carbone pur existe dans la nature sous plusieurs formes très différentes. Chacune d'elles possèdent des propriétés multiples qui se traduisent par autant d'usages possibles. Le diamant doit son succès en joaillerie à son extraordinaire dureté et à ses propriétés optiques. Il est aussi utilisé comme outil de coupe (forages pétroliers, ophtalmologie), électrode en chimie... Le graphite, qui constitue notamment la mine des crayons à papier, se présente sous la forme d'un matériau friable. On l'utilise aussi comme lubrifiant (huiles graphitées). Sa grande stabilité, même à des fortes températures, explique aussi son usage dans les freins à disque... Troisième forme : le noir de carbone. C'est par exemple la trace noire que l'on obtient lorsqu'on approche une paroi froide de la flamme jaune (combustion incomplète) d'une bougie. Produit industriellement, il a de nombreux usages : comme pigment (encres), comme agent de renforcement (pneus, semelles de chaussure), comme isolant de la lumière (dans certains emballages)...
Dans ces différents cas de figure, la façon dont les atomes de carbone sont liés entre eux est déterminante. Dans le diamant, les atomes de carbone et leurs liaisons chimiques forment un réseau à trois dimensions qui lui confère sa grande solidité. Le graphite présente un agencement des atomes en plans superposés qui peuvent glisser les uns contre les autres et se détachent assez facilement. Le noir de carbone quant à lui est composé de particules plus ou moins agrégées. On sait depuis 1985 que ces molécules ont une forme sphérique (plus exactement polyèdrique). Elles sont appelées fullerènes.
En 1991, en synthèsant des fullerènes, des chercheurs ont découvert une autre organisation des atomes de carbone : les nanotubes. Si le carbone est utilisé depuis la nuit des temps, les nanotubes de carbone pourraient à eux seuls représenter plus d'applications que toutes les autres formes cristallines du carbone réunies. Ils présentent en effet des caractéristiques mécaniques, électriques, optiques, thermiques, chimiques... qui intéressent fortement les industriels. L'industrie automobile par exemple a déjà commencé de les utiliser pour ses pièces de carrosserie car ils sont deux cent fois plus résistants et six fois plus légers que l'acier. L'électonique et l'informatique qui consomment plusieurs milliards de transistors par an pourront un jour les remplacer par des nanotubes (un seul nanotube jouant le rôle du transistor). La cavité du nanotube servira très certainement de réservoir pour divers usages. En médecine par exemple, le nanotube contenant un médicament pourra le conduire jusqu'aux cellules cible...
De l'eau haute densité
On a découvert que l'eau sous forme de couches nanométriques est plus dense et commence à fondre à moins 17 degrés...
Pour en savoir plus, lire : Un état de l'eau de haute densité.
Les nanotechnologies
Commentaires
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Intéressant
Intéressant votre site, un de mes "hobbies" : la bijouterie (je travaille l'or, l'argent, le platine ainsi que les pierres précieuses et semi-précieuses), par ailleurs, j'ai tendance à me diriger de plus en plus vers le "bio", bref, je cherche les compatibilités, ou non, des métaux et pierres entre eux, ainsi que les vertus et potentielles toxicités également.
Re: Propriétés inédites des nano-objets
Je perçois, en tant que médecin, les avantages des nanotubes ( porter hyper-localement un médicament p.ex.)mais aussi les dangers si des substances toxiques peuvent aussi prendre la propriété nano-.
En fait, ma première question est: quelles substances (autres que ces éléments purs comme le C et l'Au)peuvent être produites en nano- pas toutes quand même ? Je l'espère, car pas mal de molécules sont arretées par nos "barrières naturelles", mais peut être que ces mêmes barrières ne sont pas capables d'arrêter les nano-
Je suis tout à fait ignorant dans ce domaine mais j'aimerais beaucoup en savoir plus et me documenter. Recommandez vous certains ouvrages "pour les nuls!!??!!"
Grand merci d'avance et bravo pour votre travail sur le net.
Re: Propriétés inédites des nano-objets
Bonjour,
Concernant les substances à partir desquelles on crée des nanomatériaux, la diversité est de mise. Les chercheurs ne négligent aucune piste pour découvrir des procédés et des produits nouveaux. Je vous invite à lire ma synthèse sur les procédés de fabrication nano.
Nous avons sur ce site une discussion sur la toxicité des nanoparticules et des nanotubes où sont mentionnées des études etayant l'hypothèse de risques pour la santé. Mais la toute récente étude de l'AFSSET sera certainement plus exhaustive sur le sujet du franchissement des barrières naturelles. En substance, le communiqué de presse qui annonce cette publication dit :
"Ces travaux font apparaître une urgence à faire progresser les connaissances sur les expositions et les dangers potentiels des nanomatériaux. Aujourd’hui, seuls 2% des études publiées sur les nanomatériaux concernent leurs risques pour la santé et l’environnement."
En tout cas, sur le dioxyde de titane dans les produits cosmétiques, les industriels qui se sont exprimés lors du débat public sur les nanotechnologies affirment avoir fait tous les tests et avoir démontré que le produit ne franchit pas nos barrières naturelles.
Concernant un ouvrage "pour les nuls" à recommander, lançons un appel à nos lecteurs... Sinon, vous avez quelques livres listés dans la colonne ci-contre.
Re: Propriétés inédites des nano-objets
la question essentielle vis a vis des nano-particules et des nanosciences est la même que celle qui doit s'appliquer à toute retombée scientifique potentielle , comme un médicament par exemple: "Quel est le rapport bénéfice -risque?
Effectivement: cela vaut-il le coup de mettre des nano particules de Titane dans la crème solaire au risque de polluer les eaux alors que du simple bon sens comme revêtir un simple T-shirt ou mieux, une non exposition de la peau aux heures les plus chaudes suffisent à éviter les coups de soleil.
De même incorporer des nano particules d'argent dans les chausettes pour éviter les mauvaises odeurs, sont ils des arguments suffisant pour prendre le risque de polluer les aux en les lavnat?
A l'inverse, en matière médicale,par exemple, ce domaine peut amener des avancées considérables, mais dans ce domaine, un contrôle toxicologique rigoureux sera effectué avant la commercialisation du produit-médicament.
Re: Propriétés inédites des nano-objets
Oui enfin, même si les travaux sont rares et balbutiants vis-à-vis de la toxicité des nanotechnologies, il commence à y avoir quelques études qui démontrent que certaines de ces particules peuvent franchir les barrières de protection de l’organisme pour s’accumuler dans plusieurs organes, surtout par inhalation ou par ingestion. Je me souviens avoir lu une étude sur l’injection de nanotubes de carbone dans la trachée d'une souris, et la malheureuse bestiole avait la trachée bouchée dans la zone où le composé avait été déposé... Alors pour les humains...