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RÉSUMÉ
Les nanosciences et les nanotechnologies peuvent être définies comme étant les sciences et les technologies des systèmes nanoscopiques. Elle sont ainsi appréhendées comme une petite révolution, tant leur grande capacité de manipulation donne lieu à de nombreuses réalisations. Cet article propose une exploration de ce contexte, du fondamental aux applications. Quelques définitions ainsi que les aspects fondamentaux que sont les lois d’échelle et les nanosystèmes sont alors proposés. Par la suite, les différents outils (microscope à sonde locale, techniques optiques et autres) puis quelques grands domaines d’applications (nanoélectronique, biotechnologies, domaine biomédical et secteur spatial) sont présentés.
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INTRODUCTION
Les nanotechnologies sont présentées comme une révolution. La capacité de contrôler individuellement les atomes donne lieu à de nombreuses spéculations. Certes, un vaste champ d'applications s'ouvre (électronique, aéronautique, chimie, biotechnologies) tant les propriétés des nanosystèmes s'avèrent nouvelles.
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Quelques grands domaines d'application
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3. Outils
Les recherches en nanotechnologies requièrent évidemment des outils adéquats, pour voir, manipuler et construire à l'échelle des atomes. S'agissant d'instruments indispensables à tout travail expérimental, il n'est pas surprenant que les firmes fournissant ces outils représentent actuellement un secteur majeur des nanotechnologies.
3.1 Microscopes à sonde locale
Les microscopes à sonde locale sont les outils incontournables des nanotechnologies. Les deux plus connus sont le microscope à effet tunnel (STM : scanning tunnel microscope) et le microscope à force atomique (AFM : atomic force microscope).
Dans un STM, une pointe métallique, si fine que son extrémité n'est composée que d'un ou de quelques atomes, se déplace à une fraction de nanomètre de la surface d'un solide. Grâce à un effet quantique, l'effet tunnel, des électrons peuvent passer de la pointe à la surface lorsqu'une faible différence de potentiel est appliquée. En déplaçant la pointe sur la surface de manière contrôlée, on parvient à « voir » les atomes à leur propre échelle. Cette technique requiert que les charges électriques soient aisément évacuées. Elle est donc limitée à l'étude de surfaces métalliques ou semi-conductrices.
Dans un AFM, une très fine pointe constituée de quelques atomes, située à l'extrémité d'un bras, appuie de manière contrôlée sur une surface. Lorsque la pointe se déplace sur la surface, le bras de levier se déforme. Cette très faible déformation est détectée par un faisceau laser. Cela s'effectue avec une résolution atomique. Cette technique n'est pas limitée aux matériaux conducteurs de l'électricité. Des travaux ont lieu pour l'utilisation de l'AFM dans des milieux divers, notamment liquides, ainsi que pour l'étude de matériaux...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CAHILL (D.G.) et coll - Nanoscale thermal transport. - J. Appl. Phys., 93, 793-818 (2003).
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(2) - TIMP (G.L.) (éd.) - Nanotechnology. - Springer (1999).
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(3) - WAUTELET (M.) (éd.) - Les Nanotechnologies. - Dunod (2003).
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(4) - BHUSHAN (D.) (éd.) - Springer Handbook of Nanotechnology. - Springer (2004).
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(5) - FIVEL (M.), FOREST (S.) - Plasticité cristalline et transition d'échelle : cas du monocristal. - [M 4 016], Étude et propriétés des métaux (2004).
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(6) - COSTA (P.) - Nanomatériaux. Structure et élaboration. - Nanomatériaux- Structure et élaboration[NM 3 010], Nanotechnologies (2001).
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