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Dossier échelle nanométrique : Ce dossier traite les différents aspects de l'échelle nanométrique

L'échelle nanométrique

La nanotechnologie est un science nouvelle et large où divers domaines tels que la physique, la chimie, la biologie, la science des matériaux et l'ingénierie convergent à l'échelle nanométrique, c'est plus qu'un simple mélange de matériaux à l'échelle nanométrique, la nanotechnologie exige la capacité de comprendre, de manipuler et contrôler ces matériaux d'une manière précise.

Il est également important de comprendre que les matériaux à l'échelle nanométrique sont trouvés dans la nature, par exemple, l'hémoglobine, la protéine de transport de l'oxygène trouvé dans les globules rouges, est de 5,5 nanomètres de diamètre, les nanomatériaux d'origine existent dans la nature, certains nanomatériaux sont un sous-produit de l'activité humaine.

L'épaisseur d'une page à l'échelle nanométrique est d'environ 1 à 100 nanomètres, travailler à l'échelle nanométrique nécessite une compréhension des différents types et dimensions des matériaux, les différents types de nanomatériaux sont nommés pour leurs formes et leurs dimensions individuelles, comme des tubes, des fils, des films, des flocons ou des coquilles qui ont une ou plusieurs dimensions de taille nanométrique, par exemple, les nanotubes de carbone ont un diamètre compris dans l'échelle nanométrique, mais peut être de plusieurs centaines de nanomètres, les nanofilms ou nanoplaques ont une épaisseur dans l'échelle nanométrique.

La clé est d'être capable à la fois de voir et manipuler des nanomatériaux afin de profiter de leurs propriétés particulières, comme mentionné précédemment, l'invention des microscopes spéciaux a donné aux scientifiques la possibilité de travailler à l'échelle nanométrique, la première de ces nouvelles découvertes était le microscope à effet tunnel, bien qu'il soit principalement destiné à mesurer des objets, il peut également déplacer des objets minuscules comme les nanotubes de carbone.

La fabrication à l'échelle nanométrique

La fabrication à l'échelle nanométrique est connue comme la nanofabrication qui implique la fabrication rentable, accrue, fiable de matériaux, des structures, des dispositifs et de systèmes à l'échelle nanométrique, elle comprend également la recherche, le développement et l'intégration des processus d'auto-assemblage de plus en plus complexes.

En termes plus simples, la nanofabrication conduit à la production de matériaux améliorés et de nouveaux produits, il existe deux approches de base pour la nanofabrication, soit de haut en bas ou de bas en haut, la fabrication de haut en bas réduit de gros morceaux de matériaux tout en bas de l'échelle nanométrique, comme un sculpture d'un modèle réduit un bloc de bois, cette approche nécessite de grandes quantités de matériaux et peut conduire à des déchets si le matériau en excès est éliminé, l'approche de bas en haut à la nanofabrication crée des produits à partir de composants atomiques à l'échelle moléculaire, ce qui peut prendre du temps, les scientifiques explorent le concept pour placer certains composants à l'échelle moléculaire dans des structures ordonnées.

Dans les catégories nanofabrication de haut en bas et de bas en haut il y a un nombre croissant de nouveaux procédés qui permettent la nanofabrication, parmi celles-ci le dépôt chimique en phase vapeur est un processus dans lequel les produits chimiques réagissent pour produire des films de haute performance très purs, l'epitaxie par jets moléculaires est un procédé de dépôt de couches minces très contrôlées, la couche atomique épitaxie est un procédé de dépôt de couches d'un atome d'épaisseur sur une surface, le stylo dip lithographie est un procédé dans lequel la pointe d'un microscope à force atomique est plongée dans un fluide chimique et ensuite utilisée pour écrire sur une surface, comme un vieux stylo à encre façonné sur papier, la nanolithographie est un processus de création de motifs nanométriques par marquage ou impression sur une surface, le traitement par rouleau est un processus à haut volume pour produire des dispositifs à l'échelle nanométrique sur un rouleau de plastique ou de métal ultra-mince, l'auto-assemblage décrit le processus par lequel un groupe de composants se réunissent pour former une structure ordonnée.

Les structures et propriétés des matériaux peuvent être améliorées grâce à ces processus de nanofabrication, ces nanomatériaux peuvent être plus forts, plus léger, plus durable, hydrofuge, auto-nettoyant, anti-reflet, résistant à l'ultraviolet ou l'infrarouge, anti-buée, antimicrobien, anti-rayures, électriquement conducteur, entre autres traits, profitant de ces propriétés, les produits issus de la nanotechnologie vont des simples raquettes de tennis à des produits plus complexes comme les catalyseurs pour raffinage de pétrole brut ou des détecteurs ultrasensible pour l'identification des toxines biologiques et chimiques.

Les transistors nanométriques pourraient un jour conduire à des ordinateurs plus rapides, plus puissant et plus économe en énergie que ceux utilisés aujourd'hui, la nanotechnologie est également le potentiel d'augmenter de façon exponentielle la capacité de stockage de l'information, bientôt toute la mémoire de l'ordinateur pourra être stockée sur une seule puce, dans le domaine de l'énergie la nanotechnologie permettra un haut rendement.

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