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A de telles dimensions, la matière acquiert des
propriétés inattendues et souvent totalement différentes
de celles des mêmes matériaux à l'échelle micro ou
macroscopique, notamment en terme de résistance
mécanique, de réactivité chimique, de conductivité
électrique ou de fluorescence. Les nanotechnologies conduisent donc
à l'élaboration de matériaux dont les
propriétés fondamentales (chimiques, physiques, thermiques,
optiques, biologiques, mécaniques, magnétiques, etc.) peuvent
être modifiées : il convient de les considérer comme
de nouvelles substances chimiques. Par exemple, l'or est totalement inactif
à l'échelle micrométrique alors qu'il devient un excellent
catalyseur lorsqu'il prend des dimensions nanométriques. Toutes les
grandes familles de matériaux sont concernées : les
métaux, les céramiques, les diélectriques, les oxydes
magnétiques, les polymères, les carbones,
etc.
2-Nano-objets
Les nanomatériaux sont des matériaux
composés ou constitués pour tout ou partie de nano-objets qui
leur confèrent des propriétés améliorées ou
spécifiques de la dimension nanométrique.
Parmi les
nano-objets, il est possible de distinguer trois grandes familles :
 les nanoparticules ou particules ultra-fines (PUF) dont
aucune des dimensions n'est supérieure à 100 nm. L'appellation
« nanoparticules » est plutôt réservée
aux particules manufacturées et destinées à des usages
industriels, que ce soit des nanoparticules connues et produites depuis
déjà plusieurs années et dont les tonnages sont
élevés comme le dioxyde de titane ou la silice (ils
représentent 95 % du marché des nanoparticules) ou des
nanoparticules nouvelles comme les fullerènes. Les nanoparticules
peuvent se présenter sous la forme de poudre, de suspension, de solution
ou de gel. L'appellation « particules ultra-fines » se
réfère davantage aux particules présentes depuis toujours
dans l'environnement, comme les fumées de volcan, et anciennes dans le
monde du travail, comme les émissions secondaires liées à
certains procédés industriels (sous-produits de
procédés mécaniques, thermiques : fumées de
soudage, émissions diesel, etc.).
 les
nanofibres, les nanotubes, les nanofilaments et les
nanobâtonnets dont une des dimensions est supérieure
à 100 nm. Ces termes sont généralement, employés
pour désigner des nano-objets longilignes dont les dimensions vont de 1
à quelques dizaines de nanomètres pour la section et de 500
à 10 000 nanomètres pour la longueur.
 les nanofilms,
les nanocouches et les nanorevêtements dont deux des dimensions
sont supérieures à 100 nm.
3-Nanomatériaux
Les nano-objets peuvent être utilisés soit en tant
que tels, soit en vue d'élaborer de nouveaux matériaux
nommés nanomatériaux et habituellement regroupés en trois
catégories :
 les matériaux nanochargés ou
nanorenforcés. Ces matériaux sont élaborés
par incorporation de nano-objets dans une matrice organique ou minérale
afin d'apporter une nouvelle fonctionnalité ou de modifier des
propriétés mécaniques, optiques, magnétiques ou
thermiques. Les nanocomposites en sont un exemple. Divers nano-objets sont
déjà utilisés dans de nombreuses applications
industrielles comme par exemple :
 les fumées de silice dans le béton, pour améliorer
sa fluidité et ses propriétés mécaniques,
 l'alumine
destinée au polissage des disques durs en microélectronique,
 le noir de
carbone utilisé dans les encres d'imprimante et les pneumatiques,
 les pigments
colorés organiques et minéraux incorporés dans les
peintures et les vernis,
 le dioxyde de
titane utilisé comme protection au
rayonnement ultraviolet dans les crèmes solaires.  les
matériaux nanostructurés en surface. Ces
matériaux sont recouverts soit d'une ou plusieurs nanocouches, soit de
nanoparticules qui forment un revêtement bien défini, permettant
de doter la surface de propriétés (résistance à
l'érosion, résistance à l'abrasion, hydrophilie, etc.) ou
de fonctionnalités nouvelles (adhérence, dureté, aspect,
etc.). De tels revêtements existent déjà, par exemple pour
colorer des emballages en verre, apporter une fonction autonettoyante ou
renforcer la surface de polymères.
 les
matériaux nanostructurés en volume. Ces matériaux
possèdent une structure intrinsèque
nanométrique (microstructure, porosité, réseau
nanocristallin, etc.) qui leur confère des propriétés
physiques particulières. Les nano-objets sont, dans ce cas, les
éléments constitutifs du matériau massif.
Quelques exemples de nano-objets et de
nanomatériaux
 Nanocristaux fluorescents
Le séléniure de cadmium (CdSe) est un
matériau fluorescent.
Lorsqu'il est préparé sous la
forme de grains nanométriques (nanocristaux), des effets quantiques
apparaissent en raison des faibles dimensions des grains.
Eclairés en
ultraviolets, les nanocristaux émettent une lumière dont la
couleur change en fonction de leur dimension (cette couleur est, par exemple,
respectivement bleue et rouge pour des tailles de grains de 2 nm et 5 nm).
Ces matériaux peuvent être utilisés pour le marquage
moléculaire c'est-à-dire pour jouer le rôle de sonde
fluorescente et suivre à la trace les réactions chimiques ou les
processus biologiques dans les cellules vivantes.
D'autres nanocristaux
fluorescents ont été élaborés. 
Nanocristaux
semi-conducteurs (également nommés quantum dots) de type
séléniure de cadmium
 Nanotubes de
carbone
Découverts il y a une quinzaine d'années, les
nanotubes de carbone constituent, avec d'autres molécules nommées
fullerènes, la troisième forme cristalline du carbone (les 2
premières étant le graphite et le diamant). La structure d'un
nanotube de carbone peut être représentée par un ou
plusieurs feuillets de graphite (atomes de carbone disposés en
réseau hexagonal plan à l'image d'un nid d'abeilles)
enroulés sur eux-même, ou les uns autour des autres, et qui
peuvent être fermés à leurs extrémités par
une demi-sphère. Le diamètre interne d'un nanotube de carbone est
de l'ordre de quelques nanomètres et sa longueur peut atteindre
plusieurs micromètres (ils peuvent être considérés
comme des fibres).
Les nanotubes de carbone se divisent en 2 catégories : les
nanotubes monofeuillet (SWNT : Single Wall Carbon Nanotubes) et les
nanotubes multifeuillets (MWNT : Multi Wall Carbon Nanotubes).
De par leur structure très simple et très
stable, les nanotubes de carbone possèdent des propriétés
physiques, mécaniques et électriques remarquables (excellentes
conductivités thermique et électrique, résistance
mécanique élevée : un nanotube de carbone est 100
fois plus résistant et 6 fois plus léger que l'acier) qui
induisent des applications nombreuses et prometteuses. Les nanotubes de carbone
peuvent ainsi être utilisés pour élaborer des
matériaux composites haute performance, des polymères conducteurs
ou encore des textiles techniques. Ils sont déjà employés
dans les domaines des équipements sportifs (vélos, raquettes de
tennis, etc.), de l'aéronautique, de l'automobile, de la défense,
de la médecine, etc. La poudre de nanotubes en vrac présente
également des applications potentielles multiples comme le stockage de
l'hydrogène et la fabrication de batteries pour les voitures
électriques.
 Revêtements nanomodifiés
Inspirés du monde végétal, des
revêtements nanomodifiés sont actuellement en cours de
développement. La surface de la feuille de lotus est recouverte par des
nanocristaux de cire qui forment un réseau de minuscules piliers
semblable à une planche cloutée. Les gouttes d'eau ne peuvent pas
mouiller la surface et demeurent sphériques sans s'étaler car
elles sont soutenues par ces piliers. De même, les grains de
poussière n'adhèrent pas et sont emportés à la
première pluie. Fabriquer par biomimétisme de telles surfaces
artificielles à l'aide de nanomatériaux est un enjeu industriel
considérable tant les applications sont nombreuses : vitres
anti-salissures, peintures faciles à lessiver, revêtements
antibactériens, etc.
Goutte d'eau millimétrique sur un substrat texturé
hydrophobe : la goutte garde la forme d'une perle. La texture est un
réseau de plots régulièrement organisés, ce qui
confère au matériau ses couleurs.
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