NANOPARTICULES

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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.

Nanoparticules dans un poumon de souris

Nanoparticules dans un poumon de souris

Photographie

Tissu pulmonaire de souris ayant reçu 0,5 mg de particules dans la trachée, observé au bout de 90 jours. (A) Noir de carbone. Les particules sont dispersées dans les alvéoles. (B) Quartz. La flèche montre un agrégat de lymphocytes autour de macrophages contenant des particules de quartz.... 

Crédits : 2004 by the Society of technology, Toxicological Sciences 77, 126-134

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Nanoparticules : stabilisation

Nanoparticules : stabilisation

Dessin

Deux méthodes permettant de stabiliser les nanoparticules : la répulsion électrostatique et la protection par polymères. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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De Farada [...]


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Nanoparticules dans un poumon de souris

Nanoparticules dans un poumon de souris
Crédits : 2004 by the Society of technology, Toxicological Sciences 77, 126-134

photographie

Nanoparticules : stabilisation

Nanoparticules : stabilisation
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Nanoparticules : production de grains de taille homogène

Nanoparticules : production de grains de taille homogène
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Nanoparticules : croissance d'un dendrimètre

Nanoparticules : croissance d'un dendrimètre
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin




Écrit par :

  • : professeur au Collège de France, directeur de l'École supérieure de physique et de chimie industrielles de Paris, Prix Nobel de physique 1991
  • : agrégée de physique, docteur ès sciences, professeur honoraire à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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Pour citer l’article

Pierre-Gilles DE GENNES, Madeleine VEYSSIÉ, « NANOPARTICULES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 14 janvier 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/nanoparticules/