La nanoanalyse est un mot à consonance fantaisiste qui signifie simplement regarder quelque chose à l’échelle nanométrique. Vous pourriez appeler macroanalyse en regardant par une fenêtre, car cela implique l’analyse d’une scène à l’échelle macro. La nanoanalyse est menée à l’aide d’un certain nombre de technologies capables de résoudre des images à l’échelle nanométrique – microscopes à effet tunnel (STM), microscopes à force atomique (AFM), microscopes à sonde à balayage (SPM), microscopes électroniques à transmission (TEM), microscopes à émission de champ (FEM) , et pour la plus haute résolution, la cristallographie aux rayons X.
La nanoanalyse a vraiment décollé avec l’invention de la cristallographie aux rayons X en 1914. Le premier produit chimique dont la structure atomique a été imagée était le sel de table, NaCl. La cristallographie aux rayons X ne produit pas une image exacte de l’objet sous nanoanalyse – au lieu de cela, elle réfléchit les rayons X (qui ont de minuscules longueurs d’onde) sur un cristal et un diagramme de diffraction est enregistré, similaire à ce qui est vu lorsque quelqu’un tient un cristal à la lumière et observe comment la lumière est réfléchie. Au fur et à mesure que le cristal tourne lentement, le motif de diffraction continue d’être enregistré et, en utilisant des techniques mathématiques sophistiquées, l’enquêteur peut extrapoler la structure atomique du cristal.
La nanoanalyse a été utilisée à diverses fins depuis sa découverte. La cristallographie aux rayons X a été utilisée pour imager la structure de centaines de milliers de composés, des cristaux monoatomiques les plus simples aux protéines complexes. Les données de cristallographie aux rayons X ont été utilisées par Watson et Crick pour formuler leur hypothèse sur la structure en double hélice de l’ADN en 1953.
La nanoanalyse peut être difficile car de nombreuses techniques d’imagerie à l’échelle nanométrique sont si sensibles que l’échantillon doit être atomiquement parfait pour que l’image ressorte correctement. Ainsi, la partie la plus difficile de l’imagerie d’un échantillon est d’en trouver un bon.
La nanoanalyse a été utilisée pour montrer comment la structure nanométrique d’un matériau peut altérer ses propriétés macroscopiques. Par exemple, certains matériaux avec des structures nanométriques répétitives, appelés métamatériaux, ont des propriétés optiques ou électriques inhabituelles. La nacre, présente dans les huîtres, et certains types d’ailes de papillon ont un bel aspect translucide en raison de la régularité de leur structure à l’échelle nanométrique. Sans nanoanalyse, nous ne connaîtrions jamais le mécanisme derrière cela.