NanotechnologieLes nanosciences et nanotechnologies (d’après le grec , « nain »), ou NST, peuvent être définies au minimum comme l’ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures (physiques, chimiques ou biologiques), de dispositifs et de systèmes matériels à l’échelle du nanomètre (nm), qui est l'unité la plus proche de la distance entre deux atomes. Les NST présentent plusieurs acceptions liées à la nature transversale de cette jeune discipline.
Débat sur les nanotechnologiesÀ l'instar des autres innovations scientifiques telles que les OGM, la téléphonie mobile, et le nucléaire, les nanoparticules font l'objet d'une controverse publique. Les développements actuels des sciences permettent d'explorer, à l'échelle du nanomètre, des domaines d'interfaces entre les différentes techniques : étudier et développer des techniques mettant en œuvre des procédés nanométriques impliquant à la fois des aspects chimiques, physiques et biologiques et notamment modifier la matière à l'échelle de l'atome.
Microfabricationalt=Micro-sculpture - Microlight3D|vignette|La « plus petite sculpture du monde », micro-autoportrait de l'artiste plasticien Michel Paysant imprimé en 3D avec une machine utilisant la technique de polymérisation à deux photons. La microfabrication est l'ensemble des techniques de fabrication permettant de produire des dispositifs avec des structures de l'ordre du micromètre et en dessous.
Nanotube de carbonethumb|Représentation d'un nanotube de carbone. (cliquer pour voir l'animation tridimensionnelle). thumb|Un nanotube de carbone monofeuillet. thumb|Extrémité d'un nanotube, vue au microscope électronique. Les nanotubes de carbone (en anglais, carbon nanotube ou CNT) sont une forme allotropique du carbone appartenant à la famille des fullerènes. Ils sont composés d'un ou plusieurs feuillets d'atomes de carbone enroulés sur eux-mêmes formant un tube. Le tube peut être fermé ou non à ses extrémités par une demi-sphère.
Molecular nanotechnologyMolecular nanotechnology (MNT) is a technology based on the ability to build structures to complex, atomic specifications by means of mechanosynthesis. This is distinct from nanoscale materials. Based on Richard Feynman's vision of miniature factories using nanomachines to build complex products (including additional nanomachines), this advanced form of nanotechnology (or molecular manufacturing) would make use of positionally-controlled mechanosynthesis guided by molecular machine systems.
Gravure (microfabrication)La gravure (aussi appelée parfois par son nom anglophone, etching) est un procédé utilisée en microfabrication, qui consiste à retirer une ou plusieurs couches de matériaux à la surface d'un wafer. La gravure est une étape critique, extrêmement importante, lors de la fabrication d'éléments de microélectronique, chaque wafer pouvant subir de nombreuses étapes de gravure. Pour chaque étape de gravure, une partie du wafer est protégée de la gravure par une couche protectrice qui résiste à cette gravure.
MicroscopieLa microscopie est un ensemble de techniques d' des objets de petites dimensions. Quelle que soit la technique employée, l'appareil utilisé pour rendre possible cette observation est appelé un . Des mots grecs anciens mikros et skopein signifiant respectivement « petit » et « examiner », la microscopie désigne étymologiquement l'observation d'objets invisibles à l'œil nu. On distingue principalement trois types de microscopies : la microscopie optique, la microscopie électronique et la microscopie à sonde locale.
Ion beamAn ion beam is a type of charged particle beam consisting of ions. Ion beams have many uses in electronics manufacturing (principally ion implantation) and other industries. A variety of ion beam sources exists, some derived from the mercury vapor thrusters developed by NASA in the 1960s. The most common ion beams are of singly-charged ions. Ion current density is typically measured in mA/cm^2, and ion energy in eV.
Sonde ionique focaliséeLa sonde ionique focalisée, plus connue sous le nom du sigle anglais FIB (Focused ion beam), est un instrument scientifique qui ressemble au microscope électronique à balayage (MEB). Mais là où le MEB utilise un faisceau d'électrons focalisés pour faire l'image d'un échantillon, la "FIB" utilise un faisceau d'ions focalisés, généralement du gallium. Il est en effet facile de construire une source à métal liquide (LMIS, de l'anglais liquid metal ion source). Contrairement aux MEB, les FIB sont destructives.
Applications of nanotechnologyThe applications of nanotechnology, commonly incorporate industrial, medicinal, and energy uses. These include more durable construction materials, therapeutic drug delivery, and higher density hydrogen fuel cells that are environmentally friendly. Being that nanoparticles and nanodevices are highly versatile through modification of their physiochemical properties, they have found uses in nanoscale electronics, cancer treatments, vaccines, hydrogen fuel cells, and nanographene batteries.
Potential applications of carbon nanotubesCarbon nanotubes (CNTs) are cylinders of one or more layers of graphene (lattice). Diameters of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) and multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) are typically 0.8 to 2 nm and 5 to 20 nm, respectively, although MWNT diameters can exceed 100 nm. CNT lengths range from less than 100 nm to 0.5 m. Individual CNT walls can be metallic or semiconducting depending on the orientation of the lattice with respect to the tube axis, which is called chirality.
Microscopie à super-résolutionLa microscopie à super-résolution est un ensemble de techniques permettant d'imager en microscopie optique des objets à une résolution à l’échelle nanométrique. Elle se démarque par le fait que la résolution obtenue n'est plus limitée par le phénomène de diffraction. Du fait de la diffraction de la lumière, la résolution d’un microscope optique conventionnel est en principe limitée, indépendamment du capteur utilisé et des aberrations ou imperfections des lentilles.
Microscope confocalvignette|upright=2|Schéma de principe du microscope confocal par Marvin Minsky en 1957. vignette|upright=1.5|Principe de fonctionnement du microscope à fluorescence puis du microscope confocal. Un microscope confocal, appelé plus rarement microscope monofocal, est un microscope optique qui a la propriété de réaliser des images de très faible profondeur de champ (environ ) appelées « sections optiques ».
Ion sourceAn ion source is a device that creates atomic and molecular ions. Ion sources are used to form ions for mass spectrometers, optical emission spectrometers, particle accelerators, ion implanters and ion engines. Electron ionization Electron ionization is widely used in mass spectrometry, particularly for organic molecules. The gas phase reaction producing electron ionization is M{} + e^- -> M^{+\bullet}{} + 2e^- where M is the atom or molecule being ionized, e^- is the electron, and M^{+\bullet} is the resulting ion.
Spectrométrie de masse des ions secondairesLa spectrométrie de masse des ions secondaires est un procédé d'analyse de surface connu sous le nom de SIMS, d'après l'acronyme anglais signifiant secondary ion mass spectrometry, qui consiste à bombarder la surface de l'échantillon à analyser avec un faisceau d'ions. L'échantillon est alors pulvérisé, et une partie de la matière pulvérisée est ionisée. Ces ions secondaires sont alors accélérés vers un spectromètre de masse qui permettra de mesurer la composition élémentaire, isotopique ou moléculaire de la surface de l'échantillon.
MicrolithographyMicrolithography is a general name for any manufacturing process that can create a minutely patterned thin film of protective materials over a substrate, such as a silicon wafer, in order to protect selected areas of it during subsequent etching, deposition, or implantation operations. The term is normally used for processes that can reliably produce features of microscopic size, such as 10 micrometres or less. The term nanolithography may be used to designate processes that can produce nanoscale features, such as less than 100 nanometres.
Silicium polycristallinLe silicium polycristallin, aussi couramment appelé polysilicium ou poly-Si est une forme particulière du silicium, qui se différencie du silicium monocristallin et du silicium amorphe. Contrairement au premier (composé d'un seul cristal) et au second (n'ayant aucune ou une très faible cohérence cristallographique), le silicium polycristallin est constitué de multiples petits cristaux de tailles et de formes variées, qui lui confèrent des propriétés différentes des deux autres formes.
Monocrystalline siliconMonocrystalline silicon, more often called single-crystal silicon, in short mono c-Si or mono-Si, is the base material for silicon-based discrete components and integrated circuits used in virtually all modern electronic equipment. Mono-Si also serves as a photovoltaic, light-absorbing material in the manufacture of solar cells. It consists of silicon in which the crystal lattice of the entire solid is continuous, unbroken to its edges, and free of any grain boundaries (i.e. a single crystal).
Crystalline siliconCrystalline silicon or (c-Si) Is the crystalline forms of silicon, either polycrystalline silicon (poly-Si, consisting of small crystals), or monocrystalline silicon (mono-Si, a continuous crystal). Crystalline silicon is the dominant semiconducting material used in photovoltaic technology for the production of solar cells. These cells are assembled into solar panels as part of a photovoltaic system to generate solar power from sunlight. In electronics, crystalline silicon is typically the monocrystalline form of silicon, and is used for producing microchips.
Nanoimprint lithographyNanoimprint lithography (NIL) is a method of fabricating nanometer scale patterns. It is a simple nanolithography process with low cost, high throughput and high resolution. It creates patterns by mechanical deformation of imprint resist and subsequent processes. The imprint resist is typically a monomer or polymer formulation that is cured by heat or UV light during the imprinting. Adhesion between the resist and the template is controlled to allow proper release.
