Nanométrologie - Définition
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Introduction
la nanométrologie est dans le domaine de la métrologie l'ensemble des techniques visant à mesurer diverses dimensions (submicrométriques) du monde des nanomatériau. La Nanométrologie dimensionnelle est définie en France par le LNE comme étant « la science et la pratique de la mesure des dimensions caractéristiques d’objets, des distances et des déplacements dans la gamme allant de 1 nm à 1000 nm »
Nouveaux domaines et enjeux
La nanométrologie a émergé dans les années 1980 et elle doit pouvoir s'adapter ;
- à des besoins de mesures quantitative et qualitative générés par les nanotechnologies qui se développent dans les domaines des biotechnologies, des transports, communications, microélectronique, microlithographie, de la pharmacochimie, de l'agroalimentaire, et de certains modes de production ou stockage d'énergies… et les besoins d'évaluation (toxicologiques et écotoxicologiques) afférents à ces secteurs. La nanotoxicologie nécessite en particulier de pourvoir mesurer ce sur quoi elle porte ;
- à différents états de la matière (poudre, aérosol ou quasi-gaz, suspension liquide, gel) à des changements de phase et qui concerne des matériaux ou molécules possédant des propriétés particulières induites par leur taille et leur structure nanométrique ;
- à différents nanomatériaux dont nanocomposites, matériaux dits nanostructurés (en surface ou en volume) ou nanorenforcés, nanoparticules (Métaux, céramiques, matériaux diélectriques, oxydes magnétiques, polymères divers, carbones, etc. ), seuls ou en formes ou structures composites ;
- aux nanoparticules d'origine naturelle, accidentelles (explosion, incendies, réactions chimiques accidentelles, pollution) ou issues de processus de production (dont soudage, fumage d'aliments, polissage, vapeurs dues à des plasmas, agitation par micro-ondes ou températures élevées, etc.
Utilité
La nanométrologie est nécessaire
- aux progrès de la physique, de la chimie et de la [science des matériaux]
- aux nanotechnologies
- à l'évaluation des risques toxicologiques et écotoxicologiques induites par les très petites particules (nanoproduits et nanomatériaux souvent 100 000 fois plus petits qu'une cellule humaine moyenne).
Nouveaux besoins
La mesure nanométrique nécessite de nouveaux étalons de référence car elle doit porter sur des aspects mono, bi ou tri-dimensionnels (par ex pour les Nanotubes de carbone ou des aspects tels que la résistance, réactivité catalytique, chimique ou biologique, la biopersistance du produit, etc.
Pour améliorer le suivi et la sécurité des nanotechnologies, les normaliser et mieux évaluer leurs impacts, les chercheurs tentent de mettre au point un matériel capable d'analyser l'ensemble des paramètres importants, par exemple pour suivre la teneur en nanoparticule de l'air ou d'un autre fluide, tout en identifiant les atomes présent, et la structures ou le comportement et les interactions de ces particules (entre elles et avec leur environnement). Plusieurs pistes sont explorées pour la mesure de flux, de quantité de nanoparticules, de rugosité, d'état de surface et de « pas de réseau » d'écoparticules ou écomatériaux, avec notamment :
- amélioration de la microscopie ; Microscopie à champ proche, microscope électronique, microscope à effet tunnel (STM), microscopes à force atomique (AFM, dont microscopie de force atomique métrologique), microscope interférométrique utilisant la diffraction.
- amélioration et invention de capteurs nanométriques pour des mesure dimensionnelle de haute résolution
- amélioration et invention de capteurs thermiques pour une micro-thermographie à résolution submicronique (par caméra à comptage de photons dans l'infrarouge)
