2. Préparer, stabiliser et calibrer les nanoparticules
Les premières nanoparticules ont été étudiées scientifiquement par Michael Faraday en 1857 : ce sont les mythiques « sols d'or », l'or potable des alchimistes. Ses observations illustrent parfaitement l'ensemble des étapes – et des avatars – qu'implique l'obtention de matière ultra-finement divisée : sur une solution limpide de chlorure de sodium, on fait agir un agent réducteur ; le milieu réactionnel reste liquide et translucide, mais prend une vive couleur rubis ; si on ajoute du sel, le système tourne au bleu et finit par se troubler ; on peut toutefois prévenir cette évolution par ajout de gélatine, qui conserve l'état « rouge ». La physique contemporaine ne fait guère mieux, mais elle sait interpréter cette séquence d'événements : la réaction chimique a fait nucléer, dans la solution de chlorure, de minuscules particules d'or, bien trop petites pour être décelées au microscope, qui confèrent à celle-ci son éclatante couleur ; le système n'est pas, en principe, stable sous cette forme, car les particules formées tendent à s'agréger puis à précipiter. Dans le cas des sols d'or, les nanoparticules synthétisées portent à leur surface des charges électriques qui leur permettent de se repousser et donc de ne pas s'agglomérer. Une adjonction de chlorure de sodium – c'est-à-dire d'ions Na+ et Cl– – constitue un apport massif de charges mobiles, qui « écrantent » les interactions entre les grains ; ceux-ci commencent alors à s'agréger, le passage du rouge au bleu indiquant un accroissement de la taille des particules. Quel peut être dans ce scénario le rôle de la gélatine ? Cette substance naturelle est constituée de très longues chaînes de polymères qui ont tendance à s'ancrer à la surface des nanoparticules, en développant de larges boucles ; elle établit ainsi autour de chaque grain une couronne protectrice qui empêche l'agrégation des grains.
De Faraday à nos jours, la répulsion électrostatique et la protection macromoléculaire restent les deux grandes voies de stabilisation de la m […]
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