Questions aux experts

Tout ce que je peux vous dire c'est qu'un professeur de fac a passé il y a très longtemps une thèse qui a montré que des collégiens (classe de 4ème)n'arrivait pas à représenter des objets dont la taille était inférieure au 1/2 mm, ce qui signifie que l'on ne sait pas très bien ce que représente l'infiniment petit pour un collégien. C'est sans doute prudent de ne pas aborder cette question trop tôt
C'est pourquoi, par exemple la physique atomique est fortement déconseillée au primaire
Bon courage
ES

Bonjour,
Des nanomatériaux sont des matériaux dont l'une des dimensions ne dépasse pas 100 nanomètres (soit 10–9 mètre si l'élève connait les puissances de dix). 100 nanomètres, soit 0,1 micromètre, soit le millième de millimètre, cela peut-il parler à un élève de primaire ?
Et pour que cela puisse lui parler, il faut qu'il ait déjà pris conscience de l'existence d'un "petit monde" fait de petites choses invisibles à l'oeil nu.
Dans ma classe, je mettrai à disposition des élèves une loupe binoculaire, ils en apprendraient le fonctionnement, et il existerait des séances d'observations de détails d'insectes, de pierres, de tissus, de cheveux...Et à chaque détail observé, je donnerai une taille...
Mais peut-on tout voir avec une loupe binoculaire ?
Grossir toujours plus, pour observer des choses de plus en plus petites, jusqu'à utiliser un microscope à effet tunnel pour imager les atomes d'une surface, forcément nanométriques (très belles images disponibles sur le net). C'est déjà entrer dans le monde des nanotechnologies.

Les nanomatériaux sont très réactifs, ils peuvent être naturels (image de la surface d'une feuille de lotus mouillée par des perles d'eau) ou manufacturés (revêtement d'une poêle antiadhésive). Ils sont présents autour de nous.
Bien cordialement,

Marie-Thérèse Lehoucq.

Bonjour,

Il est possible d'aborder la question dès le collège et même sans doute avant, le tout est de trouver le bon angle d'attaque !
Les enfants savent dès la maternelle qu'il existe "des microbes", c'est donc qu'il y a des choses qui existent et que l'on ne peut pas voir car elles sont trop petites.
Il existe des films très bien fait sur le sujet (par exemple http://www.amazon.fr/relief-linvisible-Pierre-Oscar-L%C3%A9vy/dp/B000KP7LZW)
Je pense ensuite que des expériences sur la couleur (la couleur des vitraux due aux nanoparticules, la couleur des des bulles de savons du aux interférences, la couleur des ailes de certains papillons) peuvent être un bon angle d'attaque pour vulgariser. Je pense également aux surfaces hydrophobes comme les feuilles de lotus, il suffit alors d'étudier la forme d'une goutte d'eau.
Voilà donc quelques pistes de réflexions...

Que quelques élèves puissent profiter d'information sur les nanomatériaux est certainement vrai mais encore faut il qu'ils puissent situer ces informations dans un cadre de raisonnement cohérent. Il faut d'abord faire prendre conscience de la notion de non indivisibilité infinie et de ce que l'on appelle molécule. Dans un deuxième stade faire comprendre que lorsque une action chimique est possible elle sera d'autant plu grade que la surface présentée sera plus grande. Ce n'est qu'au stade suivant que l'on pourrat parler de différence de vitesse d'action en fonction de la nanoconfiguration de l'assemblage de molécules. Cela éviterait déjà beaucoup de confusions qui entouret ce mot de nanomatériaux. Est ce généralisable en primaire?

En effet, les nanotechnologies mettent en œuvre des objets ayant des propriétés quantiques et dont les dimensions sont comprises entre 1 nm et 100 nm (1 nm = 10^(-9)m).
La notion de molécule et d'atome est abordée en classe de 4ème, et approfondie en 2nde (où l'on précise la constitution de l'atome avec le noyau et son cortège électronique). Je pense qu'il est possible, mais délicat, d'appréhender correctement le concept de nanomatériaux en dehors du lycée.

Malgré tout, et en plus des éléments apportés ci-dessus, il peut être assez "intuitif" pour des élèves de comprendre les intérêts des nanosciences et nanotechnologies. Sur le plan des procédés industriels, la quantité de matière nécessaire à la réalisation des nanocomposants devient minimale. De plus, on peut espérer une baisse au niveau énergétique quant à leur réalisation, et à leur utilisation ultérieure. Cela peut compléter l'approche de vulgarisation proposée ci-dessus.

Je pense néanmoins qu'il serait nécessaire de préciser aux élèves concernés par cette vulgarisation que lorsque les dimensions caractéristiques diminuent du macroscopique au nanoscopique, des effets prépondérants à notre échelle deviennent négligeables, alors que d'autres deviennent importants (effets quantiques). Les raisonnements "classiques" basés sur une expérience du monde qui nous entoure doivent alors être modifiés, et une bonne maîtrise de certains concepts/notions devient nécessaire.
Après tout, comme le disait R. Feynman "Je crois pouvoir dire à coup sur que personne ne comprend la mécanique quantique".

C'est bien pour cela que je crains qu'aborder trop tôt ces questions preturbe la compréhension de données plus classiques

Pour des élèves n'ayant pas de notions de structure atomique, je me limiterais à introduire les nano-matériaux. J'essaierais de faire "découvrir" des surfaces extrêmement fines qui conservent une cohésion : bulles de savon, mine de crayon étalée sur une feuille sous forme d'une couche de plus en plus fine, structures bio-minérales (internet). Un ouvrage de Moret (je ne connais plus le prénom)traite des nanosciences pour les enseignants.