Une nanoparticule est une particule ultrafine dont au moins une dimension est comprise entre 1 et 100 nanomètres (nm). Un nanomètre équivaut à un milliardième de mètre. La limite de taille inférieure permet de distinguer une particule d’amas aléatoires d’atomes. La limite supérieure est la plus grande à laquelle les différences de propriétés liées à la taille se manifestent normalement.
Cette définition est largement acceptée, même si elle est un peu arbitraire. Il existe des références publiées à des nanoparticules à des tailles en dehors de la plage de 1 à 100 nm. Ce qui rend ces particules intéressantes pour les scientifiques, ce sont les propriétés matérielles uniques qui résultent parfois de leur taille. Lorsque des particules manifestent de telles propriétés, elles seront probablement considérées comme des nanoparticules même si elles ne correspondent pas précisément à la plage de taille définie.
Ce n’est pas nécessairement le cas qu’une nanoparticule affichera des différences de propriétés par rapport à des instances plus grandes du même matériau. Lorsque cela se produit, les différences de propriétés peuvent être dues à des effets quantiques. Il est également vrai qu’à l’échelle nanométrique, les particules d’un matériau ont une surface relativement plus grande par rapport à leur volume. La surface exposée proportionnellement plus grande peut rendre les nanoparticules beaucoup plus chimiquement actives. Cela peut être une autre cause de leurs propriétés inattendues.
Une boîte quantique est une nanoparticule semi-conductrice d’environ 1 à 20 nm de diamètre. Sa structure est essentiellement la même que celle des semi-conducteurs plus gros. Les propriétés électroniques qu’il affiche peuvent cependant être très différentes. Ces propriétés sont le résultat de l’effet de taille quantique. Lorsque la taille physique approche la longueur d’onde d’un électron, la relation entre la tension et la conductance peut être différente qu’à des échelles plus grandes.
L’or et l’argent sont relativement inertes en grandes quantités. À l’échelle nanométrique, cependant, ils présentent des propriétés catalytiques uniques. Par exemple, les nanoparticules d’argent sont un antibiotique efficace. Les nanoparticules d’or se sont avérées efficaces pour éliminer les composés organiques volatils de l’atmosphère, même à température ambiante.
La nanotechnologie consiste à utiliser les propriétés uniques de ces particules ultrafines pour concevoir des systèmes qui fonctionnent aux niveaux moléculaire ou atomique. Les propriétés spéciales des particules semblent avoir un potentiel en informatique, en médecine et en génie de l’environnement. Ils peuvent également former les blocs de construction de dispositifs complexes conçus pour fonctionner au niveau microscopique.
Des inquiétudes ont été exprimées concernant l’exposition humaine aux nanoparticules. La recherche animale a démontré que certains types de nanoparticules peuvent atteindre le cerveau et d’autres organes lorsqu’ils sont inhalés. Une inflammation et une fibrose des poumons ont également été rapportées. Cependant, les explosions et les incendies sur le lieu de travail se sont avérés être les principaux dangers de ces particules.