Physique des Nanoparticules |
Les Nanoparticules se Structure de façon Magique |
J.-B.V. - SCIENCE & VIE N°1218 > Mars > 2019 |
Cette Molécule est le Moteur Électrique le Plus Petit du Monde |
Des chercheurs de l'université de Tufts (États-Unis) ont créé un moteur électrique composé d'une seule molécule, le butyle sulfure de méthyle !
Long d'un nanomètre, il est de 100 fois plus petit que le plus petit moteur existant de ce type, et se compose de carbone, d'hydrogène et d'un atome de soufre. Excité par le courant apporté par une pointe métallique microscopique, il tourne sur lui-même à 50 tours seconde.
Un bémol : l'expérience a été réalisée à moins de 168°C. Une restriction à dépasser avant toute application en médecine ou en ingénierie.
T.D.-R. - SCIENCE & VIE > Novembre > 2011 |
Nanotechnologie : la Révolution Invisible |
Plongée dans une Autre Dimension |
Un millionième de millimètre, à cette échelle dite nanométrique, la matière change radicalement de visage. Car le nanomonde n'est pas juste un monde en réduction, c'est un tout autre univers, aux lois bien différentes de celles qui règnent ici-bas. Visite guidée.
Tout changement d'échelle s'accompagne d'une modification profonde des relations que les objets entretiennent entre eux. À cette taille, la nature atomique et moléculaire de la matière est criante. L'atmosphère rappelle un sac de billes en mouvement. Les notions de position ne sont pas les mêmes : une particule peut se trouver en différents endroits en même temps.
À mesure que l'échelle décroît, la matière révèle de nouvelles facettes, laissant apparaître les plis de la peau : les cellules, l'intérieur de leur noyau, et l'ADN dont la structure est nanométrique. Au-delà, se dessine l'atome, avec son nuage d'électrons.
D'Étranges Propriétés |
FORCES ET RÉACTIONS SONT AMPLIFIÉES
Ces nanoparticules sont composées de 500 atomes environ, dont la moitié se trouve sur leur surface. Elles offrent donc une possibilité accrue de participer à des réactions chimiques avec des espèces extérieures, ces réactions se produisant à la surface de l'objet.
Par ailleurs, malgré leur taille imposante pour le nanomonde, ces particules sont supportées par un bras d'apparence bien frêle. Mais, de la même manière qu'une fourmi peut porter plusieurs fois son poids, à l'échelle nano les forces sont démultipliées.
SOUS TENSION LES LIQUIDES SE CHANGENT EN GELÉE
Du fait des interactions moléculaires, un liquide a tendance à minimiser sa surface. à notre échelle, contraint par la gravité, il présente une interface plane et horizontale.
Mais dans le nanomonde, l'effet de la gravitation s'amoindrit et les liquides sont soumis à une force appelée "tension de surface". Conséquence, une goutte prend une forme, qui, tenant compte des contraintes de l'environnement, s'approche le plus de la sphère (forme qui, pour un volume donné, a la plus petite surface). Elle prend par ailleurs, pour le nano-objet qui voudrait la pénétrer, la consistance d'une gelée, à cause des forces qui relient chaque molécule à ses voisines.
LA FORCE DE VAN DER WAALS SUPPLANTE LA GRAVITÉ
Du fait de sa faible masse, une nanoparticule est très peu sensible à la gravité. À l'inverse, elle est soumise, de la part de n'importe quelle surface, à une interaction dite de Van der Waals, qui a toutes les chances de l'y faire adhérer fortement.
Celle-ci s'exerce en effet entre tous les objets. Mais, de portée infinitésimale, cette force ne se manifeste pas à notre échelle. En effet, même mis au contact, deux objets macroscopiques ne se touchent jamais vraiment car leur surface est très accidentée à l'échelle atomique.
L'AGITATION THERMIQUE SUREXITE LES MOLÉCULES
Loin d'être inerte, le nanomonde est celui du mouvement. En effet, plus il est petit, plus un objet est soumis à l'agitation thermique.
Ainsi, alors que la température ambiante, une chaise ne bouge pas spontanément, une molécule, si on la laisse faire, se déplace en tous sens à la vitesse de 400 m/s. Si bien qu'une nanoparticule, plongée dans un liquide ou un gaz, est soumise à d'innombrables chocs et se déplace de façon erratique..
L'EFFET TUNNEL DÉJOUE LES OBSTACLES
C'est l'une des plus déroutantes bizarreries quantiques. Parce qu'une particule microscopique est aussi une onde, lorsqu'elle se trouve devant un obstacle, elle est aussi un peu derrière cet obstacle.
Autrement dit, contrairement à une balle de tennis qui irrémédiablement rebondit contre un mur, une particule quantique peut jouer les passes-muraille et traverser un mur a priori infranchissable. Les physiciens appellent ça "l'effet tunnel".
M.G. - SCIENCE & VIE Hors Série > Décembre > 2010 |
Les Nanotechnologies sont Vieilles de Plusieurs siècles |
Nouvelles, les nanotechnologies ? Pas si sûr. Certes, la capacité de voir directement des objets aussi petits (de 1 à 100 milliardièmes de mètre) est récente - le premier microscope électronique fut inventé en 1931.
Et la capacité à produire des objets nanotriques complexes l'est encore plus : les premiers nanotubes de carbone ont été créés en 1952. Pourtant, dès le IXè siècle, les céramiques du Moyen-Orient incorporaient des poudres d'oxydes de fer ou de cuivre de quelques dizaines de nanomètres de diamètre à la pâte de leurs céramiques, pour leur donner un lustre métallique typique.
Au XIXè siècle, la mise au pôle d'émulsions photographiques - les dispensions de nitrate d'argent nanométriques - ou la production industrielle de noir de carbone - nanométrique aussi - étaient d'authentiques nanotechnologies... Qui ignorait encore leur nom.
F.L. - SCIENCE & VIE > Août > 2010 |
À Petite Échelle, de simples Gouttes d'Eau Sculptent la Matière |
Fabriquer des micro-origamis, c'est le pari réussi par une équipe de chercheurs français de l'École polytechnique et de l'École supérieure de physique et de chimie industrielle de Paris.
En faisant tomber une goutte d'eau sur une fine feuille d'un matériau flexible, sa forme se modifie par capillarité, transformant un simple patron en deux dimensions en une micro-ouvre d'art. Et plus l'objet est petit, plus les forces capillaires prennent le dessus sur la rigidité du matériau. Cette technique pourrait ouvrrir la voie à la fabrication de petits composants électroniques en trois diniensions. "Avec des outils traditionnels, il est difficile de manipuler de minuscules objets de l'ordre du nanomètre ou du micromètre. Les gouttes peuvent ainsi faire office de micro-outils pour modeler la matière", explique Charlotte Py, membre de l'équipe qui a participé à ces recherches.
Par capillarité, une goutte d'eau transforme en micro-ouvre d'art ce qui, au départ, n'est qu'un matériau flexible en 2D.
M.F. - SCIENCE & VIE > Juin > 2007 |
L'Étrange Solidité de la Nacre tient à sa Nanostructure |
Alors que la nacre qui tapisse les coquilles des mollusques est composée à 95 % d'une céramique fragile, elle fait preuve d'une dureté équivalente à celle du silicium.
Christine ortiz de l'Institut des nanotechnologies militaires du Massachusetts a découvert de minuscules aspérités sur les plaques qui "les empêchent de glisser les unes par rapport aux autres, augmentant la résistance aux contraintes latérales".
Elle prévoit déjà des blindages en nacre synthétique.
E.K. - SCIENCE & VIE > Novembre > 2005 |