Les Nanotubes de carbone

1/ Introduction
 
Les Nanotubes de carboones ont été découverts il y a une dizaine d'années. Depuis, le développement des applications a été considérable à la recherche dans différents domaines. 
Pour comprendre la nature des applications des nanotubes de carbone il faut rappeler leurs propriétés physiques et chimiques qui sont à la base des nanotubes de carbone. 
 
2/ Leur découverte
 
C'est en 1991 que la structure du nanotube a été découverte par le Sumio Ijima, six années après la découverte des fullerènes par Harold Kroto, Robert Kurl et Richard Smaley, une structure sphérique et creuse de carbone pur. Le nanotube est une feuille de graphite formée d'atomes de carbone et enroulée sur elle-même, comme un cigare. Les atomes de carbone sont disposés de façon à former un réseau hexagonal rappelant un nid d'abeilles.
 
Le nanotube est 100 000 fois plus fin qu'un cheveu, 100 fois plus résistant et six fois plus léger que l'acier. Son diamètre est de l'ordre du millionième de millimètre. Pour avoir une image de cette valeur, il suffit d'imaginer un nanotube d'une longueur équivalente à la distance Terre-Soleil, c'est à dire environ 149.000.000 km. Son volume total occuperait celui d'un pépin d'orange ! 
Harold Kroto, Robert Kurl et Richard Smalley ont reçu le prix nobel de physique en 1996 pour leur travaux sur les fullerènes
 
 
 
3/ Le carbone. 
 
 

Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12.0107.

A l'état naturel, le carbone pur est présent sous différentes formes. Les plus connues étant le graphite, présent par exemple dans les mines de crayon, et le diamant connu pour ces propriétés de dureté. 

 

4/ La structure des nanotubes

Il existe deux types de nanotubes de carbone : 

-Des nanotubes de carbones mono-feuillets

Les nanotubes de carbone forment un mono-feuillet de graphène enroulé sur lui-même et fermé à ses deux extrémités par une demi-sphère.

-Des nanotubes de carbones multi feuillets

Il en existe deux modèles : 

-Le modèle" parchemin"

Il se présente sous la forme d'un seul feuillet de graphène enroulé sur lui-même, comme une feuille de papier.

-Le modèle "poupée russe"

Le modèle de la poupée russe consiste en un réunion de plusieurs plans de graphène arrangés en cylindres concentriques (qui ont le même centre)

5/ Les propriétés

En effet la principale avancée dans la découverte des nanotubes de carbone ont été leurs propriétés invraisemblables, élevant ce matériau presque au rang de "parfait". C'est donc sur plusieurs domaines que ces atouts sont dévoilés : 

Propriétés Mécaniques : 

-Dureté

-Conductivité thermique

-Elasticité

Propriétés Electriques : 

-Conductivité exemplaire supérieure au cuivre.

-Peut devenir semi-conducteur.

Propriétés chimiques

-Chimie de greffage (on peut fixer des particules d'ADN dessus, par exemple). 

-Absoption de particules nocives grâce à des nano-fils qui les attirent à l'intérieur du nanotube creux.

Propriété optique

-Electroluminescence