| Ångströms (Å) | Nanomètres (nm) |
|---|---|
| 1 Ångström | 0.1 nm |
| 2 Ångströms | 0.2 nm |
| 3 Ångströms | 0.3 nm |
| 4 Ångströms | 0.4 nm |
| 5 Ångströms | 0.5 nm |
| 10 Ångströms | 1 nm |
| 20 Ångströms | 2 nm |
| 25 Ångströms | 2.5 nm |
| 50 Ångströms | 5 nm |
| 100 Ångströms | 10 nm |
| Référence | Ångströms (Å) | Nanomètres (nm) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (long side) | 2.97 × 109 Å | 297000000 nm |
| Average adult human height | 1.7 × 1010 Å | 1.7 × 109 nm |
| A football pitch (length) | 1.05 × 1012 Å | 1.05 × 1011 nm |
| A marathon | 4.2195 × 1014 Å | 4.2195 × 1013 nm |
| Height of Mount Everest | 8.849 × 1013 Å | 8.849 × 1012 nm |
L’ångström est une unité de longueur valant un dix-milliardième de mètre, soit 0,1 nanomètre. Il tire son nom d’Anders Jonas Ångström, le physicien suédois qui l’employa dans sa carte du spectre solaire de 1868. Son symbole est Å, une lettre empruntée à l’alphabet suédois.
L’ångström subsiste parce qu’il correspond à l’échelle des atomes. Un atome d’hydrogène a un rayon d’environ 0,5 Å. Une liaison simple carbone-carbone mesure à peu près 1,5 Å. Exprimer ces valeurs en nanomètres donne des décimales malcommodes ; cristallographes, spectroscopistes et biologistes structuraux continuent donc de préférer l’ancienne unité. Les structures de protéines déposées dans les bases publiques sont encore décrites par leur résolution en ångströms, et une structure résolue à mieux que 2 Å est jugée de grande qualité.
Les longueurs d’onde de la lumière visible tombent également dans une plage commode. Le rouge se situe vers 7000 Å et le violet vers 4000 Å. Les longueurs d’onde des rayons X se regroupent autour de 1 Å, ce qui explique précisément pourquoi la diffraction des rayons X révèle l’espacement atomique : la sonde et la cible ont la même taille.
L’ångström ne fait pas partie du Système international d’unités. Le BIPM le range parmi les unités admises avec le SI mais en déconseille les nouveaux emplois, préférant le nanomètre ou le picomètre. Cette recommandation a eu peu d’effet dans les domaines où l’unité est solidement installée. La fabrication des semi-conducteurs en offre une illustration nette. Les nœuds de gravure ont été désignés en nanomètres pendant des décennies mais, à mesure que les motifs rétrécissaient, l’industrie s’est mise à donner l’épaisseur de l’oxyde de grille en ångströms, et Intel a baptisé une génération de sa technologie l’ère Angstrom.
La lecture de la littérature scientifique ancienne demande de la prudence. Avant d’être rattaché au mètre, l’ångström était défini par rapport à une raie spectrale déterminée du cadmium, et les valeurs publiées au début du XXe siècle peuvent différer légèrement des valeurs actuelles. L’Union astronomique internationale adopta cette définition spectroscopique en 1907, et elle demeura en vigueur jusqu’à la redéfinition du mètre par rapport au krypton en 1960. L’écart est faible mais réel, et il compte lorsqu’on compare des mesures spectrales anciennes aux mesures d’aujourd’hui.
La conversion est immédiate. Un ångström équivaut à 10-10 mètre, 0,1 nanomètre ou 100 picomètres. Dix ångströms font un nanomètre.
Le nanomètre est le milliardième du mètre. Il se forme en appliquant au mètre le préfixe SI nano, qui vaut 10-9, et s’écrit nm. Le préfixe vient du grec nanos, qui signifie nain.
C’est l’échelle de travail de l’optique et de l’électronique modernes. La lumière visible s’étend d’environ 380 nm du côté violet à 750 nm du côté rouge, ce qui fait du nanomètre l’unité usuelle pour décrire la couleur en termes physiques. Un pointeur laser émettant à 532 nm est vert ; à 650 nm, il est rouge. L’ultraviolet se situe en dessous de 380 nm et l’infrarouge au-dessus de 750 nm.
La biologie y recourt en permanence. La double hélice de l’ADN mesure environ 2 nm de large. Un virus courant fait entre 20 et 300 nm. Les membranes cellulaires ont une épaisseur d’environ 7 nm. Ces dimensions se situent sous la résolution des microscopes optiques classiques, limitée par la longueur d’onde de la lumière elle-même à quelque 200 nm.
La fabrication des semi-conducteurs a fait connaître le nanomètre en dehors des sciences. Les nœuds de gravure ont été désignés par 90 nm, 45 nm, 14 nm, 5 nm et moins encore. Ce chiffre ne correspond plus à aucune dimension mesurable précise sur la puce : il est devenu une appellation commerciale plutôt qu’une grandeur physique, même si les structures sous-jacentes se comptent bien en nanomètres. La grille d’un transistor moderne fait quelques dizaines d’atomes de large.
La nanotechnologie tire son nom de l’unité et couvre par convention les structures comprises entre 1 et 100 nm. Les matériaux s’y comportent souvent différemment, car les effets de surface l’emportent alors sur les propriétés de la masse.
Mesurer à cette échelle exige des instruments qui ne reposent pas sur la lumière visible. Les microscopes électroniques résolvent des détails inférieurs au nanomètre grâce à des électrons, dont la longueur d’onde effective est bien plus courte que celle de la lumière. Les microscopes à force atomique procèdent autrement : ils traînent une pointe fine sur la surface et enregistrent sa déflexion. Tous deux ont été déterminants pour l’essor des nanotechnologies, car un domaine progresse difficilement tant que son objet demeure invisible.
Un nanomètre équivaut à 10 ångströms, 1000 picomètres ou 0,001 micromètre. Une feuille de papier fait environ 100 000 nm d’épaisseur.