Différents types de nanomatériaux

Les nanomatériaux sont des particules microscopiques ayant au moins une dimension externe mesurant 100 nanomètres (un millionième de millimètre) ou moins, ou avec des structures internes de 100 nanomètres ou moins. Un cheveu humain, en comparaison, a un diamètre d'environ 70 000 nanomètres. Les nanoparticules sont présentes dans la nature, et les cellules du corps humain ont besoin de complexes protéiques de taille nanométrique pour fonctionner correctement. L'ingénierie des nanomatériaux est un domaine en pleine croissance avec de nombreuses applications différentes. Les incendies, les moteurs diesel et la fabrication à haute énergie, y compris le soudage et le meulage, produisent également des nanoparticules.

Les nanomatériaux peuvent être utilisés pour la conception de produits pharmaceutiques dirigés vers des organes et des cellules spécifiques dans le corps, par exemple, les cellules cancéreuses. Cela rend la thérapie plus efficace. Ils aident également au diagnostic médical, à la délivrance de médicaments et à l'imagerie. Ils sont ajoutés à des matériaux comme le tissu et le ciment, pour les rendre plus légers, mais plus résistants. Leur petite taille signifie qu'ils sont très utiles dans le domaine de l'électronique. Et ils se lient également et aident à neutraliser les toxines dans le cadre des efforts de nettoyage environnemental. Les scientifiques s'intéressent beaucoup aux nanomatériaux conçus (NMs) pour les matériaux, structures et dispositifs commerciaux. Des milliers de produits quotidiens tels que des cosmétiques, des écrans solaires, des vêtements anti-taches, des pneus et des articles électriques sont désormais fabriqués avec des nanomatériaux conçus.

Une façon de classer les nanomatériaux est par le nombre de dimensions non confinées à la plage nanométrique. Les nanomatériaux zéro-dimensionnels ont toutes les dimensions dans l'échelle nanométrique zéro dimensions (0D), mais aucune dimension n'est supérieure à 100 nm. Ce sont les nanoparticules les plus courantes. Les nanomatériaux unidimensionnels ont une dimension (1D) en dehors de l'échelle nanométrique. Ils incluent des nanotubes, des nanorods et des nanofils. Les nanomatériaux bidimensionnels ont deux dimensions (2D) non confinées à l'échelle nanométrique. Ils incluent des nanofilms, des nanocouches et des nanorevêtements. Les nanomatériaux tridimensionnels, ou nanomatériaux en vrac, ont les trois dimensions (3D) en dehors de l'échelle nanométrique.

Les types de nanomatériaux à base de carbone sont principalement composés de carbone et ont la forme d'ellipsoïdes, de sphères creuses et de tubes. Les nanomatériaux à base de métal comprennent le nanosilver, le nanorouge, les points quantiques et les nano oxydes comme le dioxyde de titane. Les dendrimères sont des polymères de taille nanométrique fabriqués à partir d'unités ramifiées. Et les composites combinent des nanoparticules avec différentes nanoparticules ou avec des matériaux plus grands et plus volumineux.

Une nanoparticule est un objet dont les trois dimensions sont à l'échelle nanométrique, variant entre 1 et 100 nm. Les nanoparticules sont particulièrement importantes dans le secteur biomédical et pharmaceutique, mais jouent également un rôle important dans les technologies de stockage d'énergie. Les nanoparticules d'or suscitent un intérêt considérable en raison de leur potentiel répandu pour des applications biomédicales, en particulier le traitement du cancer. Les liposomes et les micelles sont d'excellents systèmes de délivrance de médicaments. Des nanoparticules ferriques, stabilisées dans des complexes fer-oligosaccharides, sont couramment utilisées pour la thérapie intraveineuse au fer. Les nanoparticules d'ARN sont utilisées dans les vaccins, pour le silençage génique, et pour le pigment TiO2 dans les écrans solaires. Et les chercheurs étudient des nanoparticules polyioniques pour une utilisation comme matériau d'électrode dans des batteries rechargeables. En savoir plus sur des sujets de recherche approfondis sur les nanoparticules

L'un des premiers matériaux 2D à déclencher des recherches supplémentaires sur ce type de matériaux est le graphène. De nombreuses études concernant la conversion et le stockage d'énergie ont examiné les propriétés fascinantes des nanomatériaux 2D. Les couches métalliques jouent un rôle important dans la performance visuelle de l’ensemble de l'affichage. Les matériaux à base de Ti sont parmi les matériaux les plus couramment utilisés pour le remplacement des tissus durs, car ils offrent des propriétés mécaniques et chimiques appropriées. Les monocouches autoassemblés (SAMs) sont des assemblages formés spontanément de molécules organiques adsorbées sur des surfaces solides, et permettent de contrôler leurs propriétés physico-chimiques. En savoir plus sur des sujets de recherche approfondis sur les nanoparticules

Les points quantiques sont des cristaux semi-conducteurs artificiels à l'échelle nanométrique qui peuvent transporter des électrons. Lorsque la lumière UV les frappe, ils peuvent émettre de la lumière dans différentes couleurs. Une façon de produire ces matériaux est la synthèse colloïdale assistée par micro-ondes. Leurs utilisations incluent les cellules solaires, les applications biologiques, les affichages LED, les photodétecteurs, les photocatalyseurs, etc. En savoir plus sur les sujets de recherche approfondie sur les points quantiques

Ces matériaux ont deux dimensions à l'échelle nanométrique et sont produits par synthèse. Alors que les nanofils sont utilisés pour différents types de transistors à effet de champ, de capteurs, de lasers, etc., les applications les plus importantes des nanofibres sont l'ingénierie tissulaire, la délivrance de médicaments, le diagnostic du cancer, les capteurs optiques, la filtration de l'air, les textiles, etc. Les nanorods sont des nanofibres solides et sont importants en raison de leur performance supérieure dans le stockage d'énergie.  En savoir plus sur des sujets de recherche approfondis sur les nanofils, les nanofibres et les nanorods

Les nanotubes de carbone (CNT) sont des allotropes de carbone avec une nanostructure cylindrique. Ils sont composés d'une (CNT à paroi unique) ou de plusieurs (CNT à parois multiples) couches de carbone avec une structure graphitique enroulée autour d'un noyau creux. Les dimensions de ce noyau et de la paroi sont de l'ordre des nanomètres, tandis que la longueur totale des tubes est généralement beaucoup plus longue. Les composites de CNTs dispersés dans des matériaux matriciels (par ex. des polymères) présentent des propriétés très intéressantes et en même temps novatrices. Cela les rend potentiellement utiles dans de nombreux domaines, tels que la science des matériaux, l'électronique, l'optique et d'autres. En savoir plus sur des sujets de recherche approfondis sur les nanoparticules

Les nanomatériaux biologiques peuvent avoir presque toutes les formes décrites ci-dessus, mais interviennent principalement sous forme de nanoparticules pour la délivrance de médicaments sous forme d'exosomes ou de médecine régénérative, ou sous forme de virus inactivés et de particules semblables à des virus dans les vaccins. Les revêtements médicamenteux polymériques (utilisés conventionnellement comme une stratégie pour une libération contrôlée et une stabilité améliorée) appartiennent également aux nanomatériaux biologiques. En savoir plus sur des sujets de recherche approfondis sur les nanoparticules

Les dispersions de nanoparticules sont des suspensions de nanoparticules dans des liquides – eau ou solvants organiques. De telles dispersions peuvent être utilisées de différentes manières : telles quelles ou diluées avec des solvants appropriés. Les suspensions de nanoparticules sont d'une grande importance dans, par exemple, les industries chimique et biologique, la science des matériaux et la médecine. Les domaines d'application typiques, nécessitant une dispersion homogène, sont les peintures et revêtements, les encres, la délivrance de médicaments, ainsi que le traitement des céramiques et des nanocomposites. En savoir plus sur des sujets de recherche approfondis sur les suspensions et les dispersions

Les nanomatériaux composites ont une structure composite développée par deux composants ou plus à l'échelle nanométrique, présentant des propriétés physiques et chimiques extraordinaires. Grâce à ces propriétés, ainsi qu'à leur composition et à leur flexibilité chimique et structurelle, les nanocomposites ne sont pas seulement très pertinents pour les domaines de recherche fondamentale, mais aussi pour une utilisation dans de nombreux nouveaux domaines d'application. Les nanocomposites ont gagné en importance dans diverses industries – allant de petites échelles à de grands sites de fabrication. Ils ont un potentiel énorme pour soutenir le développement de technologies avancées et respectueuses de l'environnement dans des secteurs industriels comme le secteur automobile, la construction et l'électronique. En savoir plus sur des sujets de recherche approfondis sur les nanoparticules

Les membranes à base de nanomatériaux sont souvent la base de la conception et du développement de nouvelles applications. Ils possèdent des propriétés exceptionnelles – par exemple, une grande stabilité physique et chimique – ce qui en fait une ressource importante dans la recherche et pour de nombreuses applications industrielles. En savoir plus sur des sujets de recherche approfondis sur les nanoparticules

L'utilisation omniprésente des polymères dans la technologie et dans notre vie quotidienne est due à leurs excellentes propriétés chimiques et physiques, à leur facilité de traitement et à leur coût relativement faible. Les polymères sont également appelés macromolécules, qui ne sont rien d'autre que de grosses molécules. Ce sont de longues chaînes composées de petites molécules liées ensemble. Une compréhension approfondie des polymères et le développement des propriétés des polymères dans la nanotechnologie polymère offrent un large éventail d'opportunités d'application, par exemple dans les industries pharmaceutiques et biotechnologiques. En savoir plus sur des sujets de recherche approfondis sur les nanoparticules

La réduction des matériaux semi-conducteurs à l'échelle nanométrique modifie radicalement leurs propriétés physiques et chimiques, entraînant des propriétés exceptionnelles basées sur leur grande surface et l'effet de taille quantique, des propriétés optiques non linéaires et de la luminescence. Les nanomatériaux semi-conducteurs, par ex. les nanoparticules semi-conductrices, ont attiré beaucoup d'attention ces dernières années en raison de la promesse de recherche qu'ils détiennent pour des applications dans de nombreux domaines différents. Quelques exemples sont le traitement de l'information, les cellules solaires, les dispositifs électroniques à l'échelle nanométrique et les nouvelles technologies de capteurs comme les biosenseurs. D'autres étapes dans ces avancées développementales de la nanotechnologie vont initier des percées substantielles dans l'industrie des semi-conducteurs. En savoir plus sur des sujets de recherche approfondis sur les nanoparticules

ec.europa.eu/health/scientific_committees/opinions_layman/nanomaterials/en/l-2/1.htm
www.hseni.gov.uk/articles/nanomaterials
www.niehs.nih.gov/health/topics/agents/sya-nano/index.cfm
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www.youtube.com/watch
www.azonano.com/article.aspx