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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 électriques
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5. Propriétés électroniques
Les effets quantiques se font principalement sentir lorsque l'on étudie les propriétés électroniques et optiques des nanosystèmes. Les nanosystèmes peuvent avoir une ou plusieurs de leurs dimensions nanométriques. La longueur caractéristique à laquelle des propriétés spécifiques aux nanomatériaux apparaissent est généralement de l'ordre ou inférieure à 10 nm. On peut aussi créer une structure mésoscopique pour laquelle une, deux ou trois dimensions sont comparables ou plus petites que cette longueur caractéristique Lc . On obtient alors des systèmes dits de dimension d = 2, 1 ou 0.
Dans le cas où une seule dimension est inférieure à Lc , on obtient une structure dite à deux dimensions (2D). Lorsque deux dimensions sont inférieures à Lc , la structure résultante est dite unidimensionnelle (1D). C'est le cas des fils quantiques ou des nanotubes. Lorsque les trois dimensions sont inférieures à Lc , le système est dit à zéro-dimension (0D). C'est le cas des puits quantiques ou des superatomes, ou atomes géants. Ici, on considère ce dernier cas.
La longueur Lc est déterminée à partir de deux paramètres principaux : la longueur d'onde de De Broglie des électrons λ el = h/p et le rayon de Bohr de l'exciton (paire électron-trou) aB dans les semi-conducteurs. Ces longueurs dépendent du matériau considéré, mais sont de l'ordre de quelques nanomètres.
dans le cas d'un électron libre se trouvant dans un puits de potentiel infini, lorsque λ el = 1 nm, les premiers niveaux d'énergie sont situés à E1 = 0,094 eV ; E2 = 0,376 eV... Pour comparaison, rappelons que, à la température ambiante, kT = 0,025 eV.
Dans un matériau semi-conducteur, l'électron et le trou d'une paire électron-trou peuvent être liés, de façon similaire à...
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - WAUTELET (M.) (éd.) - Les Nanotechnologies. - Dunod (2003).
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