Menu du site

Nature Humaine
Théorie & Technique>Disciplines scientifique>NanoMonde

Première version: 2011-01-17
Dernière version: 2011-01-17

Le nanomonde

Sommaire de la page


Préambule

En plein essor depuis les années 2000, le monde de l'infiniment petit, rêvé par l'homme depuis très longtemps (manipuler la matière atome par atome) a le vent en poupe. Et les applications qui en découlent vont permettre d'améliorer notre quotidien dans les années à venir, comme l'électronique, la médecine, l'agroalimentaire, l'armement, les nouvelles énergies et les matériaux.

1/ Présentation du nanomonde

 Le nanomonde est le monde du tout petit, à l'échelle du nanomètre. Comme vous ne voyez pas forcément ce que c'est, plongeons d'abord dans les abîmes.

Dimension du nanomonde

L'échelle du mètre, c'est notre échelle, dite macroscopique. Si on regarde de plus près notre peau et ses ridules, nous sommes à l'échelle du millimètre. Nous avons ensuite besoin d'un microscope optique pour voir les cellules de la peau, à l'échelle du micromètre. Plus bas encore, c'est le microscope électronique, montrant l'ADN du noyau des cellules, à l'échelle nanomètrique. Nous voyons à ce niveau les molécules (à l'échelle de l'angström, 10 fois plus petit que le nanomètre) et en zoomant encore les atomes, 100 fois plus petits que le nanomètre (nous sommes ici à l'extrême limite des microscopes électroniques).

Caractéristiques du nanomonde

Diminution de l'action de la gravité

Vous le savez, la gravité c'est cette attraction entre 2 choses qui ont une masse. La masse d'un objet dépend de son volume. Or, quand on divise un objet par 2 (au niveau de sa longueur, en m), on divise par 4 sa surface (qui s'exprime en m²) et par 8 son volume (qui s'exprime en m3). Ce qui explique que plus on est petit, moins la gravitation y joue.

Augmentation de l'influence des forces électrostatiques

Or, la gravitation n'est pas la seule force à s'appliquer. Les forces électrostatiques s'appliquent aussi entre les charges électriques qui constituent l'atome. Cette force, qui diminue fortement avec la distance (la gravitation prends le pas sur l'attraction électrostatique à l'échelle macroscopique), devient prépondérante aux échelles nanométriques.

Mettre les équations de la force de gravitation entre 2 masses et 2 particules électriques, puis celle de l'attraction nucléaire faible, puis un graphe pour montrer que l'une prends le pas sur l'autre plus on descend en taille. Si besoin s'inspirer du graphe de la page du nucléaire.

Forme de la sphère privilégiée

Ces forces électrostatiques jouent aussi dans la tension de surface, cette tension de surface cherchant à diminuer la surface et maximiser le volume, c'est à dire adopte la forme d'une sphère.

Réaction avec l'environnement amplifié

Plus la sphère est petite, plus la proportion d'atomes en surface est forte (libérant des liaisons avec les atomes intérieurs). Ce qui accroit les réactions chimiques (liaisons avec les atomes extérieurs) dans le nanomonde.

Expliquer le principe de la sphère qui plus elle est petite, plus à une grande proportion d'atomes en surface.

Augmentation de la dureté d'un liquide

Un liquide dans le nonmonde prends la forme d'une sphère, et du fait de l'augmentation des tensions de surface s'oppose plus à la pénétration qu'à l'échelle macroscopique.

Augmentation de l'adhérence

Les surface de contact étant bien meilleures, et les liaisons électrostatiques entre molécules polarisées (force de Van Der Waals) moins génées par la gravitation, les surfaces adhèrent plus fortement les unes aux autres.

Diminution de l'inertie thermique

Les particules du nonmonde sont tellement petites qu'elles ont peu d'inertie massique donc peu d'inertie thermique. Placées dans un gas ou un liquide chaud, elles subissent de si nombreux chocs de la part des molécules du milieu (agitation dépendant de la température) qu'elles prennent très rapidement l'agitation/tempértaure de leur milieu.

Effet tunel

Une particule microscopique étant aussi une onde, elle peut franchir une barrière du nanomonde au lieu de rebondir dessus comme dns le monde macroscopique.

 


Pour en savoir plus...

 voir Science & Vie, Hors série n°253 de décembre 2010.

à suivre...


Retour menu sup