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RÉSUMÉ
Les nanosciences, nanotechnologies ou encore les nanomatériaux constituent un ensemble important de réalisations. Ces termes, devenus courants depuis quelques années, restent malgré tout complexes car ils ne se réfèrent pas forcément à l'échelle nanométrique, comme leurs noms l’indique. Cet article propose une introduction complète aux nanomatériaux et nanotechnologies. Pour cela, les évolutions intervenues dans le domaine des sciences et des technologies sont abordées, telles que les objets nanométriques, la fabrication de dispositifs nanostructurés, les dispositifs électroniques, les nanomatériaux magnétiques et enfin, les nanomatériaux pour l’optique et l’optoélectronique.
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INTRODUCTION
Les termes de nanomatériaux et de nanotechnologies recouvrent tout un domaine de réalisations dont le pas est inférieur au micron. Ils sont obtenus soit par des technologies qui permettent une réduction de la taille des composants, soit par la production de nano-objets qui s'auto-organisent.
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1. Contexte
Paul COSTA est ingénieur général de l'armement et docteur ès sciences, a été directeur des « Matériaux » à l'ONERA (Office national d'études et de recherches aérospatiales)
Le terme de nanomatériau est devenu, depuis quelques années, d'un usage courant, mais il est dans une certaine mesure ambigu ; en tous cas il demande à être précisé car il ne fait pas nécessairement référence, comme son nom le suggère, au nanomètre, distance peu supérieure à la distance entre atomes voisins dans une structure cristalline ou moléculaire. Il nous faut, pour le faire, revenir sur les évolutions qui sont intervenues dans le domaine des sciences et des technologies.
Rappelons tout d'abord, les évolutions intervenues en termes d'organisation. L'organisation intramoléculaire était connue ou au moins soupçonnée depuis le début du siècle précédent, mais au-delà, l'organisation des espèces atomiques, ioniques ou moléculaires dans les phases condensées, le caractère aléatoire ou non aléatoire de leur répartition, était ignoré. Pour ce qui concerne la matière cristalline, la connaissance était bornée par la puissance d'investigation des outils de recherche dont on disposait. La microscopie optique classique dont la limite théorique était de l'ordre des longueurs d'onde du visible, c'est-à-dire du micromètre, permettait de reconnaître grains cristallins et joints de grain, sans pour autant accéder à leur organisation interne.
L'apparition au cours des années qui suivirent de la microscopie électronique, qui permit de gagner plusieurs ordres de grandeur en résolution, des méthodes de microscopie en champ proche, des méthodes d'analyse locale à l'échelle submicronique, puis de la microscopie électronique à haute résolution et des microscopies à force atomique ou par effet de champ, avec des images à l'échelle des distances inter-atomiques, permit, là où l'on se limitait, faute de mieux, à l'idée d'une répartition aléatoire des espèces dans une solution solide, de reconnaître des effets d'ordre à grande distance, d'ordre partiel local ou de fragmentation à une échelle plus faible des structures du cristal, du fait, par exemple des effets d'ordre.
Tous ces effets relèvent de l'échelle 1-100 nanomètres. Ce n'est pourtant pas cela que l'on envisagera dans ce dossier. Deux caractères,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COSTA (P.) - Nanomatériaux, structure et élaboration. - Techniques de l'Ingénieur [M 4 026] (2001).
-
(2) - COSTA (P.) - Nanomatériaux, propriétés et applications. - Techniques de l'Ingénieur [M 4 027] (2001).
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(3) - LAHMANI (M.), DUPAS (C.), HOUDY (P.) - Nanosciences. - Belin éd. (2004).
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(4) - CORRIU (P.), NOZIÈRES (P.), WEISBUCH (C.) - Nanosciences et Nanotechnologies. - Académie des Sciences et Académie des Technologies, Tec et Doc (2004).
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(5) - JAMET et al - * - Phys. Rev. Letters, 86, 4676 (2001).
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(6) - BAGUENARD (B.) et al - * - J. Chem. Phys., 100, 754 (1994).
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