Nanoparticules – Définition

- Publicité -

Les nanoparticules (NP) sont de minuscules matériaux dont la taille varie de 1 à 100 nanomètres (nm). Ils peuvent être classés en différentes classes en fonction de leurs propriétés, formes ou tailles. Les différents groupes comprennent les fullerènes, les NP métalliques, les NP céramiques et les NP polymères. Les NP possèdent des propriétés physiques et chimiques uniques en raison de leur surface élevée et de leur taille nanométrique. Leurs propriétés optiques dépendent de la taille, qui confère différentes couleurs en raison de l’absorption dans la région visible. Leur réactivité, leur ténacité et d’autres propriétés dépendent également de leur taille, forme et structure uniques. En raison de ces caractéristiques, ils sont des candidats appropriés pour diverses applications commerciales et domestiques, notamment la catalyse, l’imagerie, les applications médicales, la recherche énergétique et les applications environnementales. Les métaux lourds NP du plomb, du mercure et de l’étain seraient si rigides et stables que leur dégradation n’est pas facilement réalisable, ce qui peut entraîner de nombreuses toxicités environnementales.


Figure 1. Dépendance de la couleur des NPs d’Or sur la taille et la forme. © Dreaden et al., 2012.

Les nanoparticules (NP) sont une large classe de matériaux qui incluent des substances particulaires, qui ont une dimension inférieure à 100 nm au moins (Laurent et al., 2010). Une nanoparticule est selon la norme ISO TS/27687 un nano-objet dont les trois dimensions sont à l’échelle nanométrique, c’est-à-dire une particule dont le diamètre nominal est inférieur à 100 nm environ. D’autres définitions évoquent un assemblage d’atomes dont au moins une des dimensions se situe à l’échelle nanométrique (ce qui correspond au «nano-objet» tel que défini par la norme ISO précitée) ou insistent sur leurs propriétés nouvelles (dues au confinement quantique et à leur surface spécifique) qui n’apparaissent que pour des tailles de moins d’une centaine de nanomètres.

- Publicité -

La Nanotechnologie est la science et l’étude de la matière à l’échelle nanométrique, et qui traite de la compréhension de leur taille et de leurs propriétés dépendantes de la structure et compare l’émergence d’atomes ou de molécules individuels ou de différences liées aux matériaux en vrac. Elle est un domaine de recherche connu depuis le siècle dernier. Depuis que la «Nanotechnologie» a été présentée par le lauréat du prix Nobel Richard P. Feynman lors de sa célèbre conférence de 1959 «There’s Plenty of Room at the Bottom» (Feynman, 1960), divers développements révolutionnaires ont été réalisés dans le domaine de la nanotechnologie. Elle a produit des matériaux de divers types à l’échelle nanométrique. Selon la forme globale, ces matériaux peuvent être 0D, 1D, 2D ou 3D (Tiwari et al., 2012). L’importance de ces matériaux s’est rendue compte lorsque les chercheurs ont découvert que la taille peut influencer les propriétés physicochimiques d’une substance, par ex. les propriétés optiques.

Les nanoparticules d’or (Au), de platine (Pt), d’argent (Ag) et de palladium (Pd) de 20 nm ont respectivement une couleur rouge vin caractéristique, gris jaunâtre, noir et noir foncé.  Ces nanoparticules ont montré des couleurs et des propriétés caractéristiques avec la variation de taille et de forme, qui peuvent être utilisées dans des applications de bio-imagerie (Dreaden et al., 2012). Comme l’indique la figure 1, la couleur de la solution change en raison de la variation du rapport d’aspect, de l’épaisseur de la nanoshell et du pourcentage de concentration en or. L’altération de l’un des facteurs discutés ci-dessus influence les propriétés d’absorption des nanoparticules et, par conséquent, différentes couleurs d’absorption sont observées.

- Publicité -

Microscopie électronique à balayage à émission de champ (FE-SEM) de (a) NPs MA-SiO2 non poreuses, (b) NPs MA-SiO2 mésoporeuses. Images de microscopie électronique de transmission (MET) de (c) NPs MA-SiO2 non poreuses et (d) NPs MA-SiO2 mésoporeuses. © Lee et al., 2011

Les nanoparticules ne sont pas de simples molécules elles-mêmes et sont donc composées de trois couches, c’est-à-dire (a) La couche de surface, qui peut être fonctionnalisée avec une variété de petites molécules, d’ions métalliques, de tensioactifs et de polymères. (b) La couche de coque, qui est un matériau chimiquement différent du noyau sous tous ses aspects, et (c) Le noyau, qui est essentiellement la partie centrale du NP et fait généralement référence au NP lui-même (Shin et al., 2016). En raison de ces caractéristiques exceptionnelles, ces matériaux ont suscité un immense intérêt chez les chercheurs dans des domaines multidisciplinaires. La figure 2 montre des images au microscope électronique à balayage (MEB) et au microscope électronique à transmittance (MET) de silice à fonction méthacrylate mésoporeux et non poreux (MA-SiO2).

La mésoporosité confère des caractéristiques supplémentaires aux NP. Les NP peuvent être utilisées pour l’administration de médicaments (Lee et al., 2011), la détection chimique et biologique (Barrak et al., 2016), la détection de gaz (Mansha et al., 2016, Rawal et Kaur, 2013, Ullah et al. , 2017), la capture du CO2 (Ganesh et al., 2017, Ramacharyulu et al., 2015) et d’autres applications connexes (Shaalan et al., 2016).

Références

  1. Ibrahim Khana, Khalid Saeedb, Idrees Khanc. “Nanoparticles : Properties, applications and toxicities”. Arabian Journal of Chemistry, Volume 12, Issue 7, November 2019, Pages 908-931
  2. S. Anu Mary, Ealia and M. P. Saravanakumar (2017). “A review on the classification, characterisation, synthesis of nanoparticles and their application”. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 263 032019

Sur les mêmes sujets

-- Annonce --
Total
0
Share