Les nanoparticules d'or, nouvel Eldorado des chercheurs (source : Le Monde)

Les nanoparticules d'or pourraient constituer le nouvel eldorado des chercheurs. Signe de cet engouement, quelque 130 scientifiques viennent de participer, à Paris, aux travaux du groupement de recherche baptisé Or-nano. Une structure fédérative, créée cet automne par le CNRS, qui regroupe une quarantaine d'équipes issues de disciplines différentes - biologie, chimie, physique - ainsi que des représentants du monde de l'industrie.

Pourquoi cette ruée vers le métal précieux ? L'intérêt de la science pour ce corps inaltérable et inoxydable est ancien : la médecine antique, en Egypte, en Chine ou en Inde, en aurait fait usage pour soigner des ulcères de la peau ou certaines maladies infectieuses. Mais l'or se pare aujourd'hui de nouveaux attraits, en raison des progrès des nanosciences.

Cet élément acquiert en effet, lorsqu'il est réduit en particules de la taille de quelques milliardièmes de mètre (ou nanomètres, soit la dimension de quelques centaines d'atomes), des propriétés singulières, décrites par Olivier Pluchery, physicien à l'Institut des nanosciences de Paris (CNRS-Université). Il change tout d'abord de couleur, virant du jaune doré au rouge ou au mauve. Cette mue spectaculaire vient de ce que, dans les nanoparticules, les atomes adoptent un comportement collectif, si bien qu'ils n'absorbent pas les mêmes longueurs d'onde du spectre de la lumière visible que l'or massif.

Mais les nanoparticules d'or n'ont pas que des qualités esthétiques. Elles pourraient trouver des applications particulièrement utiles en chimie, en remplaçant avantageusement comme catalyseur, dans de multiples réactions, d'autres métaux nobles comme le platine, le palladium et le rhodium, plus rares et donc plus onéreux.

L'or, totalement inerte sous sa forme habituelle - c'est ce qui en fait un matériau de choix pour les joailliers, car il ne s'oxyde pas et donc ne ternit pas -, devient au contraire extrêmement réactif à l'échelle nanométrique, explique Catherine Louis, directrice de recherche au Laboratoire de réactivité de surface (CNRS-université Paris-VI) et responsable du groupement Or-nano.

Une équipe japonaise a montré, dès la fin des années 1980, que les particules d'or, à condition de ne mesurer pas plus de 5 nanomètres, oxydent très efficacement le monoxyde de carbone (CO) en gaz carbonique (CO2). Et cela, à température basse (jusqu'à - 70 ºC) ou ambiante, alors que les catalyseurs au platine ne sont actifs qu'au-delà de 100 ºC. Or le monoxyde de carbone est un gaz mortel, tandis que le dioxyde de carbone a pour seul - mais réel - inconvénient de contribuer à l'effet de serre.


TRAITEMENT DE CERTAINS CANCERS

Les fabricants automobiles pourraient ainsi concevoir des pots d'échappement catalytiques à base de nanoparticules d'or, pour éviter les rejets de CO et oxyder les hydrocarbures imbrûlés. Ils pourraient aussi développer, pour produire l'hydrogène, des piles à combustible alimentant les véhicules électriques, un procédé de reformage du méthanol non émetteur de CO. Et améliorer en même temps les performances de ces piles, dont les sites actifs des électrodes sont bloqués par le monoxyde de carbone.

Autre filon : la biologie et la médecine. Les nanoparticules d'or ont, par exemple, la particularité de s'échauffer sous l'effet d'un rayonnement laser. Cette propriété pourrait constituer, dans le traitement de certains cancers, une alternative ou un complément à la radiothérapie : on peut imaginer d'injecter dans l'organisme, via les vaisseaux sanguins, des "nanosondes" qui pénétreraient à l'intérieur des cellules cancéreuses et qui, excitées par un laser, les détruiraient. Des chercheurs américains viennent de montrer, sur des souris, l'efficacité de cette technique.

A l'état de nanoparticules, l'or possède également un haut pouvoir de fixation de biomolécules (antigènes et anticorps) et pourrait donc servir à divers tests biologiques et diagnostics médicaux. Reste à vérifier que cet agent, inerte à l'échelle macroscopique, ne présente pas de toxicité en cas de concentration de particules dans l'organisme.

Toutes ces applications vont encore nécessiter des années de recherche, notamment pour développer des méthodes de synthèse des nanoparticules d'or - on sait les produire, soit par évaporation de l'or sous vide, soit à partir de solutions d'or, par ultrasons, par irradiation ou par réaction chimique - adaptées à des fabrications industrielles. "Nous sommes à un tournant d'une discipline très prometteuse, estime Catherine Louis. On peut en attendre beaucoup de retombées, pour peu que les entreprises s'y intéressent." Le gisement des nanoparticules d'or est encore loin d'être complètement exploité.


Une polychromie connue des Romains

S'ils auraient été bien en peine d'expliquer le phénomène de polychromie de l'or, les Romains savaient déjà en tirer parti, comme en témoigne une coupe en verre, dite de Lycurgue, datant du IVe siècle avant J.-C. et conservée au British Museum, à Londres. Selon qu'elle est éclairée de face ou de l'intérieur, cette pièce apparaît verte ou rouge, de minuscules fragments d'or, vraisemblablement obtenus par dissolution dans un bain acide - comme on le fait de nos jours pour préparer une solution colloïdale -, étant incorporés à la pâte de verre. Au Moyen Age, les maîtres verriers avaient recours au même artifice pour iriser leurs vitraux de reflets rougeoyants. Aujourd'hui, ce sont les industries de la décoration qui mettent à profit cette polychromie pour élaborer des peintures ou des laques de carrosserie de voiture dont les teintes varient avec la luminosité.