Synthèse de nanoparticules et de microparticules

Les microparticules et nanoparticules sont une classe unique de matériaux qui présentent un énorme potentiel technologique dans les domaines de l'énergie, de l'imagerie, ainsi que dans les applications médicales et environnementales. Les nanoparticules sont définies comme ayant au moins une dimension physique inférieure à 100 nanomètres. Les microparticules ont une dimension physique comprise entre environ 1 et 1000 micromètres. Bien qu'ayant la même composition que le matériau en vrac correspondant, ces particules présentent des caractéristiques optiques, électriques, thermiques et magnétiques exceptionnelles en raison des effets de taille. Les chercheurs ont mis au point des méthodes de synthèse pour mieux contrôler leurs propriétés, leur forme, leur composition et leur distribution granulométrique afin que ces particules soient mieux adaptées à certaines applications spécifiques.

La synthèse des microparticules et des nanoparticules est typiquement réalisée par des méthodes physiques et chimiques. Avec les méthodes physiques, les particules sont créées en réduisant la taille du matériau source, approche dite descendante de la microfabrication et de la nanofabrication. Les méthodes physiques incluent le broyage, la condensation de gaz, l'électropulvérisation, la lithographie et la décomposition thermique. Dans de nombreuses méthodes chimiques, les particules sont créées par la nucléation et la croissance de particules à partir de précurseurs atomiques ou moléculaires normalement dans la phase liquide ou vapeur d'une réaction chimique, approche dite ascendante. Les méthodes chimiques pour la synthèse des microparticules et des nanoparticules incluent des procédés de microémulsion, hydrothermiques, de microfluidique, de vapeur chimique, de pyrolyse et des procédés sol-gel. La synthèse chimique de nanoparticules produit des nanostructures avec moins de défauts, donne accès à des compositions chimiques plus complexes et homogènes et se prête facilement à un changement d'échelle pour une fabrication rapide et à faibles coûts.

Ces techniques exigeant souvent beaucoup de main d'œuvre et se traduisant par des sous-produits toxiques, des méthodes biologiques ou de synthèse "verte" de nanoparticules ont émergé, telles que la biogenèse avec des micro-organismes et des extraits de plantes. Ces méthodes durables produisent des particules non toxiques et éco-responsables convenant aux applications biomédicales et environnementales.