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Comment trier les nanotubes à double paroi ? Avec du savon...

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Bien adaptés à la fabrication de cellules solaires photovoltaïques, les nanotubes de carbone à double paroi sont malheureusement produits au milieu d'autres nanotubes comportant une ou plusieurs parois. Un groupe de chercheurs de l'université de Northwestern a mis au point une méthode pour les trier.

Une représentation de nanotubes à double paroi. Crédit : Mark Hersam, Northwestern University

Depuis une dizaine d'années environ, les nanotubes en carbone sont les stars montantes des applications prometteuses des nanotechnologies. Les applications potentielles sont innombrables, que ce soit pour stocker de l'hydrogène, lutter contre le cancer ou d'autres maladies avec des nanotubes de carbone fonctionnalisés capables de délivrer des médicaments ou des gènes à des cellules ciblées.

L'une d'elles consiste à utiliser des nanotubes de carbone, formés de deux feuillets de graphène enroulées, afin de réaliser des cellules solaires photovoltaïques efficaces et peu onéreuses. En effet, seul ces nanotubes à double paroi permettent de réaliser des films semi transparents, chimiquement stables, mécaniquement rigides et ayant des propriétés électroniques souhaités permettant de fabriquer des cellules solaires performantes à base de polymères.

Les nanotubes se séparent naturellement dans la centrifugeuse

Malheureusement, les procédés de fabrication produisent aussi bien des nanotubes en carbone avec une seule paroi que plusieurs. Un moyen de faire le tri efficacement entre ces différentes formes manquait... jusqu'au travaux récents de Mark Hersam et ses collègues.

Les détails de la méthode sont exposés dans un article de Nature Nanotechnology. On commence d'abord par plonger les nanotubes dans de l'eau mélangée à des surfactants analogues au savon. Les nanotubes sont alors recouverts par les molécules de surfactant et le tout est placé dans une ultracentrifugeuse tournant à plusieurs dizaines de milliers de tours par minute. Les différents types de nanotubes ne possédant pas la même flottabilité, un tri s'effectue naturellement.

Les nanotubes de carbone à double paroi obtenus sont en général plus long de 44% par rapport à ceux à une seule paroi et ils permettent d'obtenir des films transparents 2,4 fois plus conducteurs que ceux dont on disposait ordinairement.

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