Ils constituent les briques élémentaires des matériaux du futur. Ils peuvent être constitués d'un assemblage d'atomes tels qu'un cluster, d'une nanoparticule métallique ou du stade élémentaire d'une combinaison minérale, etc. Souvent il pourra s'agir d'une molécule spécifiquement synthétisée dans le but d'obtenir une propriété particulière : optique, magnétique, électrique, mécanique, chimique (catalyse, séparation), etc. Dans tous les cas, la propriété doit être précise, mesurable et contrôlable : la synthèse du nano-objet doit être focalisée sur la propriété dont on souhaite le doter.
Il est clair que toutes les molécules et agrégats ne vont pas correspondre à des nanomatériaux. La synthèse du nano-objet doit être pensée en termes de propriétés, même si dans la phase exploratoire ces propriétés seront uniquement potentielles.
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