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« Nous avons découvert, à un niveau très fondamental, un nouveau mécanisme pour transporter l'eau ! » déclare, enthousiaste, Nikhil Koratkar, qui a dirigé cet étonnant travail, publié prochainement dans le journal Nano Letters. Son équipe, de l'Institut Polytechnique Rensselaer (situé à Troy, près de New York), est parvenue à contrôler très finement le mouvementmouvement d'eau dans des nanotubes de carbonenanotubes de carbone grâce à un procédé électrochimique.
Formées de carbone pur, ces structures sont fortement hydrophobeshydrophobes. Mais on sait depuis quelques années qu'il est possible de filtrer des liquidesliquides, dont l'eau, à travers des membranes plantées de nanotubes. Ces assemblages ont suscité beaucoup d'espoir, et de travaux, pour en faire des systèmes de filtrationfiltration.
L'équipe américaine a ouvert une voie originale : charger électriquement ces membranes. Si les tubes sont chargés positivement par rapport à l'eau, avec une faible différence de potentiel de 1,7 voltvolt, les moléculesmolécules d'eau traversent très facilement la membrane. Mieux vaut ne pas se tromper de sens de polarité : si c'est l'eau que l'on charge positivement, le même phénomène ne se produit qu'à 90 volts.
Une paille contrôlée électriquement : voilà le prototype en pleine action, pompant une goutte d'eau. Crédit : Rensselaer Polytechnic Institute
Robinet microscopique
Une fois le passage d'eau enclenché, le flux traversant la membrane peut être contrôlé par la seule augmentation du voltage. Pour arrêter tout passage, il suffit d'inverser la polarité. On obtient un parfait robinet électrique... Il serait même possible, affirment les chercheurs, de rendre perméable un tube de carbone tandis que son voisin resterait imperméable.
Le phénomène s'expliquerait par l'oxydationoxydation des tubes. Sous l'effet du champ électriquechamp électrique, la surface de carbone se chargerait de molécules d'oxygène provenant de l'électrolyseélectrolyse de l'eau. Ainsi tapissés, les tubes ne sont plus hydrophobes. Quand la polarité est inversée, l'oxydation disparaît et l'eau ne passe plus.
Les applicationsapplications semblent prometteuses, partout où l'on a besoin de filtrer, par exemple pour fabriquer de l'eau potable, à partir d'eau salée ou souillée. La méthode intéressera aussi les scientifiques pour des systèmes de filtration précis. Le phénomène vient donc confirmer les espoirs placés dans les membranes à nanotubes.
