Chimie, nanomatériaux, nanotechnologies , livre ebook

Sous la direction de Didier Bazile, Didier Betbeder, Elias Fattal, Étienne Klein, Thierry Le Mercier, Didier Lévy, Jacques Livage, Christophe Navarro, Fabrice Nesslany, Jean-François Perrin, Pierre Rabu, Paolo Samorì, Fabienne Séby, Olivier Tillement, coordonné par Minh-Thu Dinh-Audouin, Danièle Olivier et Paul Rigny
Chimie, nanomatériaux, nanotechnologies
Copyright

© EDP Sciences, Les Ulis, 2019
ISBN papier : 9782759823994 ISBN numérique : 9782759828081
Composition numérique : 2022
http://publications.edpsciences.org/
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Présentation

On rencontre les nanotechnologies partout : dans nos smartphones, les nouveaux médicaments, l’alimentation ou les cosmétiques, dans les nouveaux matériaux pour le bâtiment, l’automobile ou l’énergie… Ils intriguent, ils inquiètent, ils enthousiasment, mais que sont-ils ? Cet ouvrage reprend les exposés d’experts de l’industrie et des laboratoires qui font comprendre les propriétés étonnantes et prometteuses des nanomatériaux. Le thème coordinateur de ces exposés est l’utilisation de la chimie dans tous ses aspects – organique ou supramoléculaire pour la nanomédecine, inorganique ou polymère pour la nanoélectronique –, sa puissance d’innovation et son rôle clé pour mettre à notre disposition cette spectaculaire richesse de propriétés. Les questions sur la sécurité des nanomatériaux ne sont pas absentes : on voit le soin qui est déployé dans les laboratoires pour qu’ils soient caractérisés et pour mesurer les risques potentiels évalués. L’ambigüité première (les nanomatériaux sont-ils utiles ? Ou dangereux ?) nous confronte à nous-mêmes : sommes-nous pour le progrès ? Ou sommes-nous en face d’innovations au simple but de développer la consommation ? De quoi apprendre le nouveau monde technologique et réfléchir !
Table des matières Avant-propos (DanièleOlivier et PaulRigny) Liste des ouvrages de « la collection Chimie et . » Préface (BernardBigot) Partie 1. La richesse du nano-monde Nouveaux nano-objets, naturels ou artificiels, nouvelles propriétés Chapitre 1. Nanostructures biologiques (JacquesLivage et SergeBerthier) 1. Les nanostructures : un sujet controversé, maîtrisé par le vivant 2. Les ailes de papillon, une nanostructure hiérarchique multifonctionnelle 3. Nanostructure des coccolites et formation de mésocristaux 4. Nanostructure des frustules de diatomées Vers une chimie douce et inspirée ! Chapitre 2. Nanomatériaux et nanotechnologies : quel nanomonde pour le futur ? (PierreRabu) 1. Nanomatériaux et nanotechnologies 2. Le nanomonde du carbone 3. Propriétés optiques des nanostructures 4. Fabrication des nanomatériaux 5. Perspectives sur les nanotechnologies et les nanomatériaux 6. Applications des nanoparticul et questionnement sur leur utilisation Les nanotechnologies, d aujourd hui à demain. Chapitre 3. Matériaux nanostructurés industriels (ThierryLe Mercier) 1. L impact de la taille sur les propriétés des nanomatériaux 2. Exemples de matériaux nanostructurés industriels Développement industriel : passage du laboratoire à l utilisateur Chapitre 4. Chimie, innovation, progrès (ÉtienneKlein) Les scientifiques en porte-à-faux L ambivalence des relations science-société L invocation du principe de précaution L innovation rend-elle justice à l idée de progrès ? Partie 2. Nanotechnologies pour la nanomédecine Chapitre 5. Translation des nanomédicaments jusqu à la preuve du concept clinique (DidierBazile) 1. Les nanotechnologies : leur valeur ajoutée en pharmacologie 2. Les nanomédicaments Quelles différences entre les nanomédicaments et les formulations standards ? 4. Les outils et technol utilisés en recherche et développement 5. Libération du principe actif : un exemple concret de développement méthodologique L avenir des nanomédicaments Chapitre 6. Particules hybrides théranostiques pour une nanomédecine de rupture (OlivierTillement) 1. Les applications thérapeutiques de nanoparticules hybrides Les nanoparticules théranostiques 3. Premiers essais cliniques : protocole NANORAD Les nanoparticules théranostiques sont un nouvel outil de rupture thérapeutique Chapitre 7. Des nanoparticules d amidon mimant l infection pour vacciner contre la toxoplasmose (DidierBetbeder) 1. Nanovaccins : mimer un virus pour délivrer des antigènes 2. Application à la conception d un vaccin contre la toxoplasmose Il est possible de mimer un virus Partie 3. Nanotoxicologie Chapitre 8. Caractérisation de nanoparticules inorganiques dans les produits du quotidien (FabienneSévy, FrançoisAuger et MathieuMenta) 1. Utilisation des nanoparticules dans les produits journaliers 2. Toxicité et règlementation des nanoparticules 3. La caractérisation des nanoparticules 4. Analyse des nanoparticules dans les produits du quotidien Vers la maîtrise de la connaissance des nanoparticules dans les produits du quotidien Chapitre 9. Nanotechnologies pour la nanomédecine (EliasFattal) 1. Les nanomédicaments sont-ils des médicaments comme les autres ? 2. Développement d un nanomédicament 3. Les nanomédicaments dans le corps humain 4. Exemple d étude de toxicité 5. Biodistribution et toxicité 6. Recommandations : pharmacocinétique et toxicité préclinique 7. Métabolisme et élimination des nanomédicaments Conclusion Chapitre 10. Modèles toxicologiques expérimentaux appliqués aux nanomatériaux (FabriceNesslany) 1. Une problématique médiatique ? 2. Sommes-nous réellement face à une problématique sanitaire émergente ? 3. Stratégie de l évaluation toxicologique : modification et/ou adaptation méthodologique aux nanomatériaux 4 Les difficultés d évaluation liées au grand nombre de nanomatériaux L avenir de l évaluation des risques nanospécifiques Partie 4. Nanomatériaux pour la nanoélectronique Chapitre 11. Les matériaux critiques en nanoélectronique industrielle (DidierLévy et FrançoisMartin) 1. Quelques fondamentaux de la micro/nanoélectronique 2. Les matériaux L avenir de la microélectronique Chapitre 12. Copolymères à blocs pour la nanolithographie (ChristopheNavarro) 1. Les nanotubes de carbone : un savoir-faire dans le domaine des nanomatériaux 2. Les copolymères à blocs pour la nanolithographie L avenir de la nanolithographie Chapitre 13. Nanochimie : des nanomatériaux intelligents aux dispositifs optoélectroniques et capteurs multifonctionnels (PaoloSamorì) 1. Construire les sciences des matériaux à l échelle du nanomètre 2. Composants électroniques et mémoires 3. Des capteurs chimiques améliorés La nanochimie, un secteur plurisisciplinaire Chapitre 14. La pyrolyse laser, une méthode industrielle de production de nanoparticules (Jean-FrançoisPerrin) 1. Nanomakers et la production de nanoparticules par pyrolyse laser 2. Première application : des élastomères haute performance 3. Deuxième application : amélioration de la densité énergétique des anodes dans les batteries Le parcours d une startup
Avant-propos

Danièle Olivier

Vice-présidente de la Fondation de la Maison de la Chimie
Paul Rigny

Conseiller scientifique auprès du président de la Fondation de la Maison de la Chimie

D epuis 2007, la Fondation de la Maison de la Chimie organise des colloques destinés à un large public de chimistes, étudiants et enseignants en chimie, ingénieurs, chercheurs, journalistes, pour faire prendre conscience que la chimie, science ou technique, est présente au c ur de toutes les activités techniques, même si elle n est pas toujours identifiée comme partenaire indispensable.
Ces colloques sont repris sous forme de livres dans une collection « Chimie et  », publiée par EDP Sciences. Le présent volume est le vingtième de la collection, dont les titres sont rappelés à la fin de cet avantpropos. Ils constituent une remarquable monographie des utilisations modernes si variées de la chimie, équilibrant les explications scientifiques et la description des applications réalisées ou en projet dans presque tous les domaines.
Depuis la célèbre phrase du prix Nobel Richard Feynman sur la physique aux très petites échelles There is plenty of room at the bottom (« Il y a beaucoup de place vers le bas »), prononcée en 1959, l intérêt des scientifiques pour l échelle nanométrique et ses propriétés originales n a cessé de s accentuer. Le développement d une nouvelle instrumentation physique, comme la microscopie à effet tunnel (1981) capable de montrer directement les atomes individuels, a frappé tous les esprits, mettant - en apparence - cette échelle à la portée de tous, et déclenché des recherches de toutes sortes.
S en est suivie une myriade de nouvelles inventions dans une quantité de domaines techniques : qu il s agisse de la microélectronique dont ces travaux permettent la miniaturisation, ou de la maîtrise de mécanismes moléculaires décrivant l action des molécules de la santé, qu il s agisse encore de l amélioration des performances de matériaux que l on croyait voués aux techniques classiques, comme ceux qui font les bâtiments, les grandes structures mécaniques ou les véhicules ; c est partout que se sont diffusées et se diffusent les nanotechnologies. Le présent ouvrage, sans prétendre à l exhaustivité dans un champ aussi vaste, illustre et explique grâce aux meilleurs experts des divers sujets, les objets et les propriétés originales dues à l échelle nanométrique.
Des domaines non prévus s invitent dans ces mouvements scientifiques et techniques : on s aperçoit avec admiration que la nature, par exemple celle des micro-organismes marins, utilise depuis toujours les propriétés de base des nanomatériaux ; on réalise également que