Sciences

Nanotube de carbone

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Structure d'un nanotube de carbone

Observés pour la première fois en 1991, les nanotubes se présentent comme des tubes creux concentriques séparés de 0,34 nanomètre (parfois il n'y a qu'un seul tube), avec un diamètre interne de l'ordre du nanomètre et une longueur de l'ordre de quelques micromètres. Ces structures allongées sont éventuellement fermées à leurs extrémités par des pentagones de carbone caractéristiques des fullerènes.

Un tel filament présente une résistance 100 fois supérieure à l'acier, pour un poids divisé par six, et cela avec une résistance peu commune aux hautes températures. Leur diamètre est de l'ordre du millionième de millimètre. Cette valeur est réellement difficile à appréhender pour l'esprit humain, mais pour la comprendre, il suffit de se dire qu'un nanotube de carbone d'une longueur équivalent à la distance Terre-Lune, enroulé sur lui-même, occuperait le volume qu'un pépin d'orange.

Leurs propriétés électriques, mécaniques et thermiques laissent entrevoir de nombreuses applications, notamment dans les domaines de la microélectronique, des matériaux (car ils sont potentiellement cent fois plus résistants et six fois plus légers que l'acier), pour le stockage de l'hydrogène.

Historique

Jusqu'en 1985, les seules formes cristallisées connues de carbone pur étaient le graphite et le diamant.

En 1985 trois chercheurs R. Smalley, R. Curl (Rice University, Houston, USA) et H. Kroto (University of Sussex, Grande Bretagne) ont découvert une nouvelle forme de carbone, la molécule de C60 constituée de 60 atomes de carbone répartis sur les sommets d'un polyèdre régulier constitué de facettes hexagonales et pentagonales.

La découverte des nanotubes de carbone est quant à elle due à S. Iijima (NEC, Tsukuba, Japon) qui l'identifie par microscopie électronique dans un sous produit de synthèse des fullerènes.

Depuis, différentes méthodes de synthèse spécifiques ont été mises au point et ont permis l'étude en laboratoire de la structure et des propriétés physiques et chimiques de ces objets. Ces recherches ont pris un essor extraordinaire tant sont spectaculaires à la fois la structure de cet objet et ses propriétés dans différents domaines allant de la mécanique à la nanochimie en passant par la nanoélectronique et les effets de pointe sous champ électrique.