Que sont les nanoparticules?
Une nanoparticule est une particule ultra fine dont au moins une dimension est comprise entre 1 et 100 nanomètres (nm). Un nanomètre équivaut à un milliardième de mètre. La limite de taille inférieure permet de distinguer une particule des grappes aléatoires d'atomes. La limite supérieure est la plus grande à laquelle se manifestent normalement des différences de propriétés liées à la taille.
Cette définition est largement acceptée, bien qu’elle soit un peu arbitraire. Il existe des références publiées sur des nanoparticules dont la taille dépasse la plage de 1-100 nm. Ce qui rend de telles particules intéressantes pour les scientifiques, ce sont les propriétés uniques des matériaux qui résultent parfois de leur taille. Lorsque les particules présentent de telles propriétés, elles seront probablement considérées comme des nanoparticules, même si elles ne correspondent pas exactement à la plage de taille définie.
Il n’est pas forcément vrai qu'une nanoparticule affichera des différences de propriétés par rapport à de plus grandes instances du même matériau. Lorsque cela se produit, les différences de propriétés peuvent être dues à des effets quantiques. Il est également vrai qu’à l’échelle nanométrique, les particules d’un matériau ont une surface relativement plus grande que leur volume. La surface exposée proportionnellement plus grande peut rendre les nanoparticules beaucoup plus actives chimiquement. Cela peut être une autre cause de leurs propriétés inattendues.
Un point quantique est une nanoparticule semi-conductrice d'environ 1 à 20 nm de diamètre. Sa structure est essentiellement la même que celle des semi-conducteurs plus grands. Les propriétés électroniques qu’il affiche peuvent toutefois être très différentes. Ces propriétés sont le résultat de l'effet de taille quantique. Lorsque la taille physique se rapproche de la longueur d'onde d'un électron, la relation entre tension et conductance peut être différente de celle utilisée à plus grande échelle.
L'or et l'argent sont relativement inertes en grande quantité. À l'échelle nanométrique, cependant, ils démontrent des propriétés catalytiques uniques. Par exemple, les nanoparticules d'argent sont un antibiotique efficace. Les nanoparticules d'or se sont révélées efficaces pour éliminer les composés organiques volatils de l'atmosphère, même à la température ambiante.
La nanotechnologie cherche à exploiter les propriétés uniques de ces particules ultrafines pour concevoir des systèmes fonctionnant aux niveaux moléculaire ou atomique. Les propriétés spéciales des particules semblent présenter un potentiel en technologie informatique, en médecine et en génie de l'environnement. Ils peuvent également constituer les éléments de base pour des dispositifs complexes conçus pour fonctionner au niveau microscopique.
Des préoccupations ont été exprimées au sujet de l'exposition humaine aux nanoparticules. La recherche animale a démontré que certains types de nanoparticules peuvent atteindre le cerveau et d’autres organes lorsqu’ils sont inhalés. L'inflammation et la fibrose dans les poumons ont également été rapportées. L’explosion et les incendies sur les lieux de travail se sont révélés être les principaux dangers de ces particules.