Illustration: CNRS Des chercheurs du Laboratoire des nanomatériaux pour les systèmes sous sollicitations extrêmes de l'Institut franco-allemand de Saint-Louis (CNRS / Université de Strasbourg) viennent de mettre au point une nouvelle technique d'élaboration "en continu", à l'échelle industrielle, de nano-co-cristaux organiques ou organométalliques de taille et de composition parfaitement contrôlées. Le procédé développé fait l'objet de trois brevets étendus à l'échelle internationale et représente un pas décisif pour la production en masse de nanomédicaments, de nanomatériaux énergétiques ou de nanomatériaux organiques et organométalliques. Ce résultat fait l'objet d'un article dans la revue Scientific Reports.
Produire des nanoparticules organiques ou organométalliques de taille et de composition bien définies représente un challenge pour différents secteurs d'activité comme le domaine pharmaceutique, l'
optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...), les cristaux ferroélectriques et les
matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) énergétiques (matériaux pour la
propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant....) ou les explosifs). Le principal intérêt de ces composés se situe, par exemple, au niveau de l'élaboration de médicaments multifonctionnels contenant un ou plusieurs principes actifs co-cristallisés avec une forme co-cristalline pouvant notamment augmenter leur
cinétique (Le mot cinétique fait référence à la vitesse.) (vitesse) d'assimilation par le
corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.). Si les co-cristaux sont employés dans beaucoup de médicaments, leur production "en continu" restait jusqu'à présent un défi, et à fortiori, l'élaboration en masse de nano-co-cristaux à propriétés augmentées était tout simplement impossible.
Les chercheurs du laboratoire des nanomatériaux pour les systèmes sous sollicitations extrêmes de l'Institut franco-allemand de Saint-Louis, spécialisé notamment dans l'élaboration de nanomatériaux énergétiques pour la synthèse de nanoparticules de
diamant (Le diamant est un minéral composé de carbone (tout comme le graphite et la...) ultrafines, viennent de mettre au point une technique de nanocristallisation continue par brumisation et
évaporation (L'évaporation est un passage progressif de l'état liquide à l'état gazeux. Elle est différente...) ultra-rapide d'un
solvant (Un solvant (également nommé en suisse romande thinner pour les solvants puissant) est un...) contenant les espèces chimiques à nano-co-cristalliser. Une solution contenant les espèces à nano-co-cristalliser est maintenue sous
pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) (40 Bar). Elle est ensuite échauffée (140-160 °C) et détendue au travers d'une buse à cône creux dans une enceinte où règne un vide primaire (5 mBar). La différence de pression et la chute de
température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) qui en résulte provoquent l'évaporation du solvant et la cristallisation des produits sous forme de nanoparticules. Les chercheurs sont ainsi parvenus à élaborer des nanocomposés pharmaceutiques modèles à base de
caféine (La caféine est un alcaloïde de la famille des méthylxanthines, présent dans de...) co-cristallisée avec de l'
acide oxalique (L'acide oxalique de structure HOOC-COOH, l'acide éthanedioïque d'après la...) et de l'
acide glutarique (L'acide glutarique est un diacide carboxylique aliphatique, dénommé également acide...). D'autres nanocristaux énergétiques ont également été obtenus. Les particules élaborées ont été caractérisées et leur taille varie de 40 à 150 nanomètres.
De haut en bas: haut: principe du procédé ; milieu: type de nanocomposites obtenus par le procédé de brumisation évaporation flash (en anglais "SFE" pour "Spray Flash Evaporation") ; bas: image AFM du nano-cocristal caféine/acide oxalique 2/1 (rapports molaires). La barre d'échelle représente 1 micromètre. Illustration: CNRS
Ce résultat constitue une première mondiale. Ces travaux montrent qu'il est possible de produire des nano-cocristaux à l'échelle industrielle. Au-delà des domaines pharmaceutiques et énergétiques, ils impacteront également des produits à forte valeur ajoutée comme les cristaux ferroélectriques et les filtres optiques. Un autre domaine d'intérêt concerne celui des précurseurs de synthèses réactives comme la synthèse de naodiamants ultra-fins par
détonation (Une détonation est une onde de combustion extrêmement violente, qui se propage à une...) d'explosifs eux-mêmes ultra-fins. C'est le
besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) de disposer de charges explosives ultrafines pour la synthèse de diamants ultrafins qui est à l'origine de cette avancée dans l'
ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la...) sur mesure de nanomatériaux.
Pour plus d'information voir:
- http://www.cnrs.fr/inc/communication/direct_labos/spitzer2.htm
- http://www.nature.com/srep/2014/141010/srep06575/full/srep06575.html