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RÉSUMÉ
Depuis plusieurs années, les nanotechnologies sont en plein développement. Cependant, le terme « nanosciences » serait plus approprié car peu d'applications industrielles ont été réellement développées à ce jour. Le changement d'échelle nécessaire pour mettre au point des nanodispositifs a abouti à une nouvelle approche : l'approche moléculaire. Cette voie est très prometteuse car elle possède de nombreux avantages pour l'expansion des nanotechnologies. Nous proposons d'exposer les principaux développements relatifs à l'élaboration, aux propriétés et aux applications potentielles de nanostructures moléculaires.
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Nanotechnologies have been booming over the last few years. However the term "nanoscience" would be more appropriate as few industrial applications have been truly developed to date. The necessaru=y change in scale in order to develop nanodevices has generated a new approach: the molecular approach. This pathway is extremely promising as it offers numerous advantages for the expansion of the nanotechnologies. This article presents the main developments concerning the elaboration, properties and potential applications of molecular nanostructures.
Auteur(s)
-
Frédéric CHERIOUX : Directeur de recherche CNRS à l'institut FEMTO-ST (Besançon)
-
Frank PALMINO : Professeur de l’université de Franche-Comté à l'institut FEMTO-ST (Montbéliard)
INTRODUCTION
Depuis plusieurs années, les nanotechnologies sont en plein développement. Cependant, le terme « nanosciences » serait plus approprié car peu d'applications industrielles ont été réellement développées à ce jour. Le changement d'échelle nécessaire pour mettre au point des nanodispositifs a abouti à une nouvelle approche : l'approche moléculaire. Cette voie est très prometteuse car elle possède de nombreux avantages pour l'expansion des nanotechnologies. Nous proposons d'exposer les principaux développements relatifs à l'élaboration, aux propriétés et aux applications potentielles de nanostructures moléculaires.
For several years, nanotechnology has been rapidly developing. However, term “nanoscience” would be more appropriated because only few industrial applications have been developed. The change of scale to develop nanodevices led to a new approach : the molecular approach. This way is very promising for the expansion of nanotechnologies. Here we describe the main developments concerning the preparation, properties and potential applications of molecular nanostructures.
nanosystème moléculaire, auto-assemblage, nanomachine, surface, microscopie en champ proche.
molecular systems, self-assembly, nanomachine, surface, scanning probe microscopies.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2006 par Frédéric CHÉRIOUX, Frank PALMINO
- Version courante de avr. 2019 par Frédéric CHERIOUX, Frank PALMINO
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Techniques d'observation1. Contexte
Nous pouvons noter depuis plusieurs années un fort engouement de la Recherche pour l'étude des systèmes moléculaires isolés et auto-assemblés sur une surface. Cette effervescence est directement liée aux développements des microscopes à champ proche tels que les microscopes à effet tunnel et à force atomique qui ont révolutionné l’observation de la matière à l’échelle du nanomètre. Cependant, il serait injuste de ne pas attribuer aussi ce phénomène au rapprochement de deux communautés, celle des chimistes et celle des physiciens, restées trop longtemps éloignées. Aujourd'hui, ces deux disciplines se croisent à l'échelle du nanomètre, pour élaborer, fonctionnaliser, positionner et assembler des structures moléculaires dont les applications potentielles semblent innombrables. Les chercheurs imaginent ces dispositifs dans les domaines de la nano-électronique, des nanobiocapteurs, des nanomoteurs.
Les molécules peuvent servir aussi de briques élémentaires pour former des systèmes auto-assemblés ou des objets plus complexes. Ce concept est connu sous le nom générique d’approche du « bas vers le haut » dite ascendante (bottom-up).
Les propriétés des molécules sont modulées par le contrôle de leur architecture, choisie a priori par le chimiste de synthèse en fonction de la topologie (fil, pavage) ou des propriétés physico-chimiques recherchées (catalyse, fluorescence, conduction électronique, etc.). En les fonctionnalisant, il est possible de les greffer sur des surfaces (métal, semi-conducteur, isolant) via un groupement spécifique, ou de permettre qu’elles se reconnaissent entres elles pour former des assemblages de grandes dimensions. Les principaux intérêts du greffage ou de l’auto-assemblage sur une surface portent sur le contrôle de l’arrangement spatial et de l’orientation de ces nano-objets, et ce, grâce à leurs interactions avec le substrat et entre molécules.
Il existe donc un très grand nombre de molécules susceptibles d'être utilisées. L'étude de molécules isolées nécessite la maîtrise de l'interaction molécule/substrat pour éviter leur destruction ou la formation d'agrégats moléculaires. L'obtention de couches organisées implique non seulement le contrôle des interactions molécule/substrat, mais aussi celui des interactions molécule/molécule via des liaisons covalentes ou des interactions supra-moléculaires.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BINNIG (G.), ROHRER (H.) - The scanning tunneling microscope - Scientific American, Vol. 253, p. 40 (1985).
-
(2) - BINNIG (G.), ROHRER (H.) - Scanning tunneling microscopy - IBM J. Res. Develop., n° 30, p. 355 (1986).
-
(3) - BLÉGER (D.), MATHEVET (F.), KREHER (D.), ATTIAS (A.-J.), BOCHEUX (A.), LATIL (S.), DOUILLARD (L.), FIORINI-DEBUISSCHERT (C.), CHARRA (F.) - Janus-Like 3D Tectons : Self-Assembled 2D Arrays of Functional Units at a Defined Distance from the Substrate - Angew. Chem. Int. Ed. n° 50 p. 6562 (2011).
-
(4) - BINNIG (G.), QUATE (C.F.), GERBER (C.) - Atomic force microscope - Phys. Rev. Lett., n° 56, p. 930 (1986).
-
(5) - SUGIMOTO (Y.), POU (P.), ABE (M.), JELINEK (P.), PÉREZ (R.), MORITA (S.), CUSTANCE (O.) - Chemical identification of individual surface atoms by atomic force microscopy - Nature, n° 446, p. 64 (2007).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Observatoire de Micro et NanoTechnologies (OMNT)
C’NANO, centre de compétences en nanoscience
Nanosciences fondation
http://www.fondation-nanosciences.fr/
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