Fabrication de nanoparticules, la production d'unités matérielles de taille inférieure à 100 nanomètres (100, 000 fois plus petit qu'une bille), prouve l'adage selon lequel « les bonnes choses viennent en petits paquets ». Les nanoparticules d'ingénierie d'aujourd'hui font partie intégrante de tout, des nanocristaux à points quantiques colorant les écrans brillants des téléviseurs à la pointe de la technologie aux minuscules morceaux d'argent aidant les bandages à protéger contre les infections. Cependant, les entreprises commerciales cherchant à tirer profit de ces minuscules blocs de construction sont confrontées à des problèmes de contrôle de la qualité qui, s'il n'est pas adressé, peut réduire l'efficacité, augmenter les coûts de production et limiter l'impact commercial des produits qui les incorporent.

Pour aider à surmonter ces obstacles, le National Institute of Standards and Technology (NIST) et le World Technology Evaluation Center (WTEC) à but non lucratif préconisent que les chercheurs en nanoparticules, les fabricants et les administrateurs « relient les points » en considérant leurs défis communs de manière large et en les abordant collectivement plutôt qu'individuellement. Cela comprend le transfert de connaissances entre les disciplines, coordonner les actions entre les organisations et partager les ressources pour faciliter les solutions.

Les recommandations sont présentées dans un nouvel article de la revue ACS nanomatériaux appliqués .

« Nous avons examiné l'ensemble de la fabrication de nanoparticules pour identifier les problèmes communs à différents matériaux, processus et applications, " a déclaré le physicien du NIST Samuel Stavis, auteur principal de l'article. "Résoudre ces problèmes pourrait faire progresser l'ensemble de l'entreprise."

Le nouveau document fournit un cadre pour mieux comprendre ces questions. C'est l'aboutissement d'une étude initiée par un atelier organisé par le NIST qui s'est concentré sur le défi fondamental de réduire ou d'atténuer l'hétérogénéité, les variations intempestives de la taille des nanoparticules, forme et d'autres caractéristiques qui se produisent lors de leur fabrication.

"L'hétérogénéité peut avoir des conséquences importantes dans la fabrication de nanoparticules, " a déclaré Jeffrey Fagan, ingénieur chimiste et co-auteur du NIST.

Dans leur papier, les auteurs ont noté que les innovations les plus rentables dans la fabrication de nanoparticules minimisent l'hétérogénéité pendant les premières étapes de l'opération, réduisant le besoin de traitement ultérieur. Cela diminue les déchets, simplifie la caractérisation et améliore l'intégration des nanoparticules dans les produits, tout cela permet d'économiser de l'argent.

Les auteurs ont illustré le propos en comparant la production de nanoparticules d'or et de nanotubes de carbone. Pour l'or, ils ont déclaré, les coûts de synthèse initiaux peuvent être élevés, mais la similitude des nanoparticules produites nécessite moins de purification et de caractérisation. Par conséquent, ils peuvent être transformés en une variété de produits, tels que des capteurs, à des coûts relativement bas.

En revanche, les nanotubes de carbone plus hétérogènes sont moins coûteux à synthétiser mais nécessitent plus de traitement pour produire ceux ayant les propriétés souhaitées. Les coûts supplémentaires lors de la fabrication rendent actuellement les nanotubes utilisables uniquement pour des applications à haute valeur ajoutée telles que les dispositifs logiques numériques.

« Bien que ces nanoparticules et leurs produits finaux soient très différents, les acteurs de leur fabrication peuvent apprendre beaucoup des bonnes pratiques des uns et des autres, " a déclaré J. Alexander Liddle, scientifique des matériaux du NIST et co-auteur. " En partageant les connaissances, ils pourraient être en mesure d'améliorer les deux opérations apparemment disparates."

Trouver des moyens comme celui-ci pour relier les points, les auteurs ont dit, est d'une importance cruciale pour les nouvelles entreprises cherchant à transférer les technologies des nanoparticules du laboratoire au marché.

« La fabrication de nanoparticules peut devenir si coûteuse que le financement expire avant que le produit final puisse être commercialisé, " a déclaré Michael Stopa, consultant en nanotechnologie et co-auteur du WTEC. " Dans notre article, nous avons décrit plusieurs opportunités pour améliorer les chances que les nouvelles entreprises survivent à leurs voyages à travers cette « vallée de la mort » de transfert de technologie. »

Finalement, les auteurs ont examiné comment les défis et les innovations de fabrication affectent le nombre toujours croissant d'applications pour les nanoparticules, y compris ceux dans les domaines de l'électronique, énergie, soins de santé et matériels.