Le Nanotube de Carbone

  Le nanotube de carbone, découvert en 1991, est le fer de lance de la nanotechnologie. Cet élément chimique apparait spontanément dans les suies produites par une décharge électrique entre deux électrodes placés dans un gaz rare à une pression relativement basse. Il se présente comme un cylindre creux aux dimensions de l'ordre du nanomètre (10-9 m)pour le diamètre, et du micromètre (10-6 m) pour la longueur. Aux extrémitées de ce cylindre, se trouve des hexagones et pentagones qui peuvent, si on le désirs, rendre clos le nanotube de carbone.

 

 

                                                  

Nanotube de carbone

Animation de la structure 3D d'un nanotube de carbone.

                                                                                                                                                                                      nanotube de carbone

 

 

  Une des formes d'auto-assemblage des nanotubes de carbones est la croissance cristalline. Cette méthode, baptisée CVD (dépôt chimique en phase vapeur) est la préférée pour les nanotubes de carbone. Elle consiste à faire "pousser" un nanotube à partir de microgouttelettes de métal (cobalt, fer, nickel) qu'on vaporise avec une vapeur de carbone. Le carbone cristallise sous forme de nanotubes.  

Formation de nanotubes de carbone 

création de nanotube de carbone

  Une autre variante consiste à déposer les gouttelettes sur les parois d'une enceinte chauffée à 900°C, qui provoque la décomposition du composé carboné. Les nanotubes croissent ainsi sur la paroi pour former un "tapis" dont la hauteur peut atteindre plusieurs millimètres.

 

 

Le nanotube de carbone possède d'extraordinaires propriétés:

Tout d'abord, malgrès sa taille (100 000 fois plus fin qu'un cheveux), c'est le matériau le plus solide jamais construit et trouvé. En effet, sa résistance est environ 100 fois supérieur à celle de l'acier pour un poids 6 fois moindre (à section équivalente). Certains nanotubes sont plus durs que le diamant.

 

Propriétés mécaniques des nanotubes

 

Le nanotube de carbone a également une très grande souplesse et élasticité: il peut s'allonger et se contracter aisément.

 

 

 

 

 

C'est, par ailleurs, un exellent conducteur électrique et thermique. Davantage que le diamant.

De plus, sa forme creuse permet de le remplir avec d'autres composés chimiques tel que l'eau par exemple. Il est également possible de faire circuler ces éléments chimiques dans le nanotube pour les amener où on le souhaite.

 

circulation dans un nanotube

 

molécule circulant dans un nanotube

Il a également la propriété d'absorber la lumière. En effet, le matériau le plus noir jamais conçu par l'homme est un tapis de nanotube réalisé par les chercheurs de l'Université Rice (Texas). Il peut également être électroluminescent comme le montre les chercheurs d'IBM (business machines corporation) qui ont réussi à faire émettre de la lumière infra-rouge par des nanotubes de carbones semi-conducteurs.

 

Goutte flottant sur un tapis de nanotubes. Le ménisque est parfait.

Sur l'image ci-dessus, la goutte d'eau garde sa forme spherique et peut rouler sur le tapis composé de nanotubes de carbone sans le mouiller. Cela montre une des caractérisque des nanotubes de carbone : l'hydrophobie.

 

Toutes ces propriétés et caractéristiques varient en fonction de la taille, de la température, de la façon dont il est produit ect...

 

L'aventure du nanotube de carbone ne fait que commencer...

 

 

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