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Présentation
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RÉSUMÉ
Cet article est d’abord consacré à la description des différentes classes de nanomatériaux luminescents, qu’il s’agisse de matériaux semi-conducteurs ou d’oxydes métalliques se présentant sous la forme de nanoparticules, de nanofils ou de monofeuillets atomiques. Quelques applications originales, novatrices ou prometteuses de ces nanomatériaux luminescents dans les domaines des technologies de la communication, de l’énergie et de la santé, sont ensuite présentées. Quelques rappels, remarques et conseils sont donnés enfin concernant la législation afférente à la dangerosité et à la manipulation de ces nouveaux matériaux.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Gilles LEDOUX : Chargé de recherche CNRS - Institut Lumière Matière ILM UMR5306, université Lyon 1/CNRS, Villeurbanne, France
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Bruno MASENELLI : Professeur des universités - Institut des nanotechnologies de Lyon, INL-INSA Lyon, Villeurbanne, France
INTRODUCTION
Les nanomatériaux luminescents sont intéressants à deux titres. Ils peuvent présenter des propriétés originales spécifiques à leur taille. Ils peuvent être aussi utilisés comme briques de base à la conception de matériaux macroscopiques complexes. Après plusieurs décennies d’études fondamentales, différentes classes d’objets se sont imposées. Il s’agit par exemple de matériaux à deux dimensions (monofeuillets atomiques) ou de nanoparticules à centre coloré unique, lesquelles sont apparues récemment et portent déjà des perspectives ambitieuses. De fait, si des études fondamentales sont toujours nécessaires et en cours, ces nanomatériaux luminescents entrent à présent dans une seconde phase qui vise à leur utilisation dans des domaines aussi variés que les technologies de l’information et de la communication (nanophotonique), l’énergie (photovoltaïque et photochimique) ou les technologies pour la santé. La première partie de cet article est consacrée à la description générale des processus de luminescence en faisant en particulier la différence entre les phénomènes de luminescence intrinsèque et extrinsèque. Vient ensuite la description des différentes classes de nanomatériaux luminescents existants. Un certain nombre de ces matériaux sont ensuite décrits plus spécifiquement, en particulier ceux qui n’ont pas déjà fait l’objet d’articles dans les Techniques de l’Ingénieur. Un dernier point de cette première partie est la présentation des phénomènes de transferts entre nanomatériaux luminescents qui permettent de faire « dialoguer » les systèmes. Enfin, les applications les plus originales ou prometteuses sont présentées dans la seconde partie de cet article. L’utilisation du « dialogue » entre nanomatériaux luminescents est illustrée au travers de systèmes de conversion photonique pour les applications photovoltaïques et la photocatalyse. Les atouts des nanomatériaux luminescents pour l’éclairage (écran) ou comme marqueur/traceurs et sondes sont enfin présentés.
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Conclusion
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3. Sécurité – environnement – réglementation
3.1 Rappel de la législation existante
On trouvera sur le site de l’INRS et sur le site de l’European Chemical Agency différents rappels sur la législation existante. Ci-dessous sont reprises les principales réglementations en la matière :
« Aucune réglementation spécifique ne régit actuellement la manipulation de nanomatériaux en France. Les principes généraux relatifs à la protection de la santé des salariés demeurent applicables, ainsi que les textes consacrés à la mise sur le marché des substances chimiques, des médicaments, des produits cosmétiques ou des aliments. »
Toutefois, il y a une obligation de déclaration annuelle des nanomatériaux mis sur le marché en France :
« Les articles L. 523-1 à L. 523-3 du Code de l’environnement prévoient un dispositif de déclaration annuelle des « substances à l’état nanoparticulaire ». Cette déclaration, qui est entrée en vigueur au 1er janvier 2013, concerne les fabricants, les importateurs et les distributeurs de telles substances mises sur le marché en France.
La déclaration doit comporter l’identité du déclarant, la quantité, les propriétés physico-chimiques et les usages de ces substances ainsi que les noms des utilisateurs professionnels. De même, toutes les informations disponibles relatives aux dangers de ces substances et aux expositions auxquelles elles sont susceptibles de conduire, ou utiles à l’évaluation des risques pour la santé et l’environnement, doivent être transmises.
Les modalités d’application de cette déclaration sont définies dans les décrets n° 2012-232 et 2012-233 du 17 février 2012. Le décret n° 2012-232 précise notamment les définitions (« substance à l’état nanoparticulaire », « particule », « agrégat », etc.) mais également le seuil minimal à partir duquel la déclaration annuelle est obligatoire (100 grammes par an et par substance), ainsi que l’organisme en charge de la gestion de ces données (ANSES) et la date limite d’envoi des informations (avant le 1er mai de chaque année par voie électronique : https://www.r-nano.fr). Des dispositions sont également prévues concernant les intérêts liés à la Défense...
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Sécurité – environnement – réglementation
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LEDOUX (G.), GUILLOIS (O.), PORTERAT (D.), REYNAUD (C.), HUISKEN (F.), KOHN (B.), PAILLARD (V.) - Photoluminescence properties of silicon nanocrystals as a function of their size. - Phys. Rev. B 62, 15942 (2000).
-
(2) - ÖZGÜR (Ü.), ALIVOV (Y.I.), LIU (C.), TEKE (A.), RESHCHIKOV (M.A.), DOĞAN (S.), AVRUTIN (V.), CHO (S.J.), MORKOÇ (H.) - * - . – J. Appl. Phys., 98, 041301 (2005).
-
(3) - HINES (M.A.), SCHOLES (G.D.) - Colloidal PbS Nanocrystals with Size-Tunable Near-Infrared Emission : Observation of Post-Synthesis Self-Narrowing of the Particle Size Distribution. - Adv. Mat. 15, 1844 (2003).
-
(4) - GROSSIORD (C.), VARLOT (K.), MARTIN (J.-M.), LE MOGNE (TH.), ESNOUF (C.), INOUE (K.) - MoS2 single sheet lubrication by molybdenum dithiocarbamate. - Tribology International 31, 737 (1998).
-
(5) - AMANI (M.) et al - Near-unity Photoluminescence Quantum Yield in MoS2 . - Science 350, 1065 (2015).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
« Nanocristaux semi-conducteurs fluorescents. Des nanoparticules aux applications multiples ».
-
« Électroluminescence des matériaux organiques. Principes de base ».
-
« Électroluminescence des matériaux organiques. Technologie ».
-
« Matériaux organiques pour diodes électroluminescentes et Lasers ».
-
*
-
« Matériaux luminescents : Techniques de caractérisation optique et spectroscopique ».
ANNEXES
Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS) :
http://www.inrs.fr/risques/nanomateriaux/reglementation.html, consulté le 07/11/2015
European Chemicals Agency (ECHA) : http://echa.europa.eu/fr/regulations/nanomaterials, consulté le 07/11/2015
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Articles L. 523-1 à L. 523-3 du Code de l’environnement.
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