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RÉSUMÉ
Les nanoparticules sont des particules aux dimensions de l’ordre du nanomètre ou au dessous, étudiées et manipulées par les nanosciences et les nanotechnologies. Afin de réduire les effets indésirables dus aux différentes propriétés physiques, à l’échelle nanométrique comme macroscopique, l’étude de ces nanoparticules est nécessaire. Cet article donne dans un premier temps quelques définitions, puis décrit la structure atomique de ces particules (atome à l’amas, nombres magiques, fullerènes, etc). Une approche thermodynamique est ensuite proposée grâce à l’analyse de la fusion des nanoparticules et aux diagrammes de phase. La notion de transfert thermique est par la suite abordée.
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INTRODUCTION
Des effets négligeables à notre échelle macroscopique jouent un rôle essentiel à l'échelle nanométrique, et réciproquement. Diverses propriétés physiques particulières des nanoparticules inorganiques se manifestent lorsque leur taille atteint environ 10 nm.
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Propriétés optiques des nanoparticules métalliques
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6. Propriétés électriques
6.1 Blocage de Coulomb
Lorsqu'un électron traverse une nanoparticule, celle-ci se charge électriquement. La nanoparticule se comporte comme un condensateur électrique, et sa capacité électrique doit être prise en compte. Ces effets de charge sont caractérisés par ce que l'on appelle le blocage de Coulomb (Coulomb blockade ). Lorsque l'on veut placer un électron supplémentaire sur une nanoparticule, il faut lui fournir une énergie :
( 11 )
avec :
- ΔE :
- différence d'énergie entre les niveaux énergétiques du système à N et à N + 1 électrons,
- C :
- capacité de la nanoparticule.
6.2 Quantification de la conductivité électrique
Lorsque la différence de potentiel appliquée entre les extrémités de la nanoparticule est telle que le niveau de Fermi de la source est inférieur au niveau correspondant à la particule avec N + 1 électrons, il n'y a pas de conduction électrique à travers la nanoparticule. Celle-ci est possible lorsque la différence de potentiel appliquée V est suffisante pour que le niveau de Fermi de la source soit en coïncidence avec le niveau d'énergie de la particule avec N + 1 électrons (ou au-dessus de celui-ci).
En outre, le libre parcours moyen des électrons (supérieur à quelques dizaines de nanomètres à température ambiante) est très inférieur au diamètre des nanoparticules. Dès lors, la théorie classique de la diffusion des électrons ne s'applique pas. La théorie de la conductivité électrique applicable aux nanoparticules a été donnée par Landauer en 1957.
Le résultat remarquable de la théorie est que la conductivité électrique est quantifiée ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - WAUTELET (M.) (éd.) - Les Nanotechnologies. - Dunod (2003).
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(6) - CARPICK (R.W.), SALMERON (M.) - * - Chem. Rev., 97, 1163 (1997).
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(7) - YACAMAN (M.J.), ASCENSIO (J.A.), LIU (H.B.), GARDEA-TORRESDEY (J.) - * - J. Vac. Sci. Technol. B, 19, 1091 (2001).
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