Nanotube de carbone 192323 31129065 2008-06-29T16:03:40Z Badmood 4507 url externe --> url interne [[Image:Nanonotube de carbone.png|300px|thumb|Un nanotube de carbone monofeuillet.]] Les '''[[nanotube]]s de carbone''' sont une forme de structure [[Cristal|cristalline]] du [[carbone]] proche des [[fullerène]]s. Ces matériaux de tous les superlatifs, qui feraient peser {{unité|25|kg}} une automobile<ref>{{cite book |last = Waldner |first = Jean-Baptist |authorlink = Jean-Baptiste Waldner |title = Nano-informatique et Intelligence Ambiante - Inventer l'Ordinateur du XXIème Siècle [http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Special:Booksources&isbn=2746215160] |publisher = [[Hermes Science]] |place = London |date = 2007 | pages = p13 |isbn = 2746215160}}</ref>, sont les premiers produits industriels issus des [[nanotechnologie]]s. [[Image:Bout nanoAg BF 0.2µm.png|200px|thumb|right|Image d'un bout de nanotube réalisée par un [[microscope électronique]]]] ==Découverte == [[Image:Kohlenstoffnanoroehre Animation.gif|thumb|Animation d'un nanotube de carbone monofeuillet]]En 2006, un éditorial de Marc Monthioux et Vladimir Kuznetsov du journal ''Carbon'' a décrit l'intéressante et pourtant méconnue origine des nanotubes de carbone. Une très grande partie des revues de toutes natures, attribuent, à tort, la découverte de tubes creux nanométriques composés de feuillets de graphite à [[Sumio Iijima]] ([[NEC]]) en 1991<ref name = carbon-interview>{{Cite journal | title = Who should be given the credit for the discovery of carbon nanotubes? | first = Marc | last = Monthioux | coauthors = Kuznetsov, Vladimir L. | journal = Carbon | volume = 44 | date = 2006 | url = http://www.cemes.fr/fichpdf/GuestEditorial.pdf | accessdate = 2007-07-26}}</ref>. Si Sumio Iijima a été la première personne à observer un nanotube de carbone, elle n’a certainement pas été la première à en élaborer. C’est très probablement notre ancêtre, il y a quelques 500 000 ans qui le premier, en aurait produit d’infimes quantités dans les feux qu’il allumait pour y cuire ses aliments et protéger ses cavernes. En effet, fractionnées par l’effet de la chaleur, les molécules de carbone voient leurs atomes se recombiner comme ils le peuvent dans la suie. Certains donnent naissance à de minuscules gouttes amorphes, d’autres forment des nano structures géodésiques<ref>{{cite book |last = Waldner |first = Jean-Baptiste |authorlink = Jean-Baptiste Waldner |title = Nano-informatique et Intelligence Ambiante - Inventer l'Ordinateur du XXIème Siècle [http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Special:Booksources&isbn=2746215160] |publisher = [[Hermes Science]] |place = London |date = 2007 | pages = p82 |isbn = 2746215160}}</ref>. En [[1952]], [[Radushkevich]] et [[Lukyanovich]] ont publié des images claires de tubes de carbone d'environ 50 nanomètres de diamètre dans le ''Journal of Physical Chemistry''<ref>[http://carbon.phys.msu.ru/publications/1952-radushkevich-lukyanovich.pdf Radushkevich-Lukyanovich (1952) (russe)</ref>(soviétique). Cette découverte ne s'est pas répandue, l'article étant publié en russe, les scientifiques de l'ouest ayant de plus un accès restreint aux publications soviétiques durant la [[guerre froide]]. On peut assurément penser que des nanotubes de carbone furent produits bien avant cette date, mais c'est seulement à partir de cette date que l'invention du [[microscopie électronique en transmission|microscope électronique en transmission]] permit une visualisation directe de ces structures. Les nanotubes de carbone furent donc produits et observés sous différentes conditions, bien avant 1991. Un article de Oberlin, Endo et Koyama publié en [[1976]] montre clairement des fibres de carbones creuses hollow carbon fibres de taille nanométrique, obtenues à partir de méthodes CVD.<ref>{{Cite journal | title = Filamentous growth of carbon through benzene decomposition | first = A. | last = Oberlin | coauthors = M. Endo, and T. Koyama, J. Cryst. Growth | date = March 1976 | volume = 32 | pages = 335 - 349 | url = http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TJ6-46BWG9B-PK&_user=10&_coverDate=03%2F31%2F1976&_rdoc=8&_fmt=summary&_orig=browse&_srch=doc-info(%23toc%235302%231976%23999679996%23327951%23FLP%23display%23Volume)&_cdi=5302&_sort=d&_docanchor=&view=c&_ct=16&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=431c98dfbecb464b0a5e43dee4f800d4 | accessdate = 2007-07-28}}</ref>. De plus, les auteurs montrent une image en MET d'un nanotube constitué d'un seul feuillet de graphène. Plus tard, Endo a considéré que cette image était celle d'un nanotube monofeuillet.<ref>{{Citation | title = Carbon Fibers and Carbon Nanotubes (Interview, Nagano, Japan)| last = Endo | first = Morinobu | last2 = Dresselhaus | first2 = M. S. | date = October 26, 2002 | url = http://web.mit.edu/tinytech/Nanostructures/Spring2003/MDresselhaus/i789.pdf | accessdate = July 26, 2007}}</ref>. En outre, en 1979, John Abrahamson présenta des preuves de l'existence des nanotubes de carbones à la 14ème Conférence biennale du Carbone de l'université d'état de Pensylvanie. Lors de la conférence les nanotubes de carbone furent décrits comme des fibres de carbone produites sur une anode de carbone après formation d'un arc électrique. A characterization of these fibres was given as well as hypotheses for their growth in a nitrogen atmosphere at low pressures.<ref>{{Citation | title = Structure of Carbon Fibers Found on Carbon Arc Anodes | journal = Carbon | volume = 37 | issue = 11 | year = 1999 | pages = 1873 | last = Abrahamson | first = John | last2 = Wiles | first2 = Peter G. | last3 = Rhoades | first3 = Brian L.}}</ref> En 1981 un groupe de scientifiques soviétiques publia les résultats de la caractérisation chimique et structurelle de [[nanoparticule]]s de carbone produites par [[dismutation]] thermo-catalytique de [[monoxyde de carbone]]. En utilisant des images MET et aux rayons X, les auteurs suggèrent que leurs “cristaux tubulaires multi-couche de carbone” ont été formés par enroulement de couches de graphène en cylindres. De plus, ils supposèrent que durant l'enroulement de la couche de graphène en cylindre, plusieurs dispositions du réseau hexagonal du graphène étaient possibles. Ils suggérèrent deux possibilités : une disposition circulaire (nanotubes de type {{guil|fauteuil}}) et une disposition en spirale (nanotube chiraux).<ref>Izvestiya Akademii Nauk SSSR, Metals. 1982, #3, p.12-17 [en Russe]</ref>. == Structure == Il existe deux types de nanotubes de carbone : * Les nanotubes de carbone monofeuillets, (en [[anglais]] ''Single Wall Carbon Nanotubes'', SWNT) ; * Les nanotubes de carbone multifeuillets, (en anglais ''Multi Wall Carbon Nanotubes'', MWNT). * On parle aussi de nanotubes de carbones duofeuillets (en anglais ''double-walled carbon nanotubes'', DWNT) aux propriétés à mi-chemin entre les deux types précédents. === Nanotubes de carbone monofeuillets (SWNT, single walled nanotubes) === La structure d'un nanotube de carbone monofeuillet peut être représentée par un feuillet de [[graphène]] enroulé sur lui-même et fermé à ses deux extrémités par une demi-sphère. La façon dont le feuillet de graphène est replié sur lui-même définit un paramètre, appelé [[hélicité]], qui fixe la structure du nanotube. L'hélicité permet de caractériser les différents types de nanotubes existants. ==== Enroulement ==== [[Image:Différentes formes des nanotube de carbone.png|thumb|300px|Structure de type nid d'abeille du graphène. Soient a<sub>1</sub> et a<sub>2</sub> 2 vecteurs directeurs du système cristallin. On définit m et n , 2 entiers, tels que le vecteur de chiralité C<sub>h</sub>, axe selon lequel s'enroule le nanotube, soit C<sub>h</sub> = n a<sub>1</sub> + m a<sub>2</sub>]] Le nanotube monofeuillet est donc constitué d'une feuille de graphène enroulé sur elle même. Cette feuille de graphène présente une structure de type nid-d'abeille, dont on peut donner 2 vecteurs directeurs, a<sub>1</sub> et a<sub>2</sub>. On definit ensuite le vecteur de chiralité, C<sub>h</sub>, axe selon lequel le gaphène s'enroule pour former le nanotube. Ce vecteur peut donc être décomposé en deux composantes, selon les vecteurs a<sub>1</sub> et a<sub>2</sub>. Soient m et n, les scalaires tels que C<sub>h</sub> = n a<sub>1</sub> + m a<sub>2</sub>. Selon la valeur de ces 2 scalaires, 3 types d'enroulement, donc trois types de nanotubes peuvent être décrits: * Si m=0, on dira que la nanotube a une structure de type « zig-zag » <!--[[Image:Nanotube de carbone type zig-zag.jpg|250px]]--> * Si m=n, on dira que la nanotube a une structure de type « fauteuil» <!--[[Image:Nanotube de carbone type fauteuil.jpg|300px]]--> * Dans tous les autres cas, on dira que le nanotube est « chiral ». Ces différences d'hélicité donneront aux nanotubes de carbone des propriétés différentes. Notamment, en ce qui concerne les propriété électriques, les nanotubes de type « zig-zag » se comporteront comme des [[métal|métaux]], et les nanotubes de type « fauteuil » se comporteront comme des [[semi-conducteur]]s. ==== Extrémités ==== On obtient ainsi un tube ouvert à ses deux extrémités, il reste donc à le fermer. Pour cela il faut introduire des défauts de [[courbure]] dans le plan de [[graphène]], il s'agit ici de pentagones. Ces pentagones introduisent une courbure de 112° dans le feuillet et les lois mathématiques d'[[Leonhard Euler|Euler]] montrent qu'il faut un minimum de 12 pentagones pour fermer le feuillet (soit 6 pentagones à chaque extrémité du tube). Les études montrent que la molécule de [[Fullerène|C60]] contient justement 12 pentagones et 20 hexagones : il s'agit donc de la plus petite [[fullerène]] possible. Cependant, alors qu'une distribution théorique régulière de ces pentagones donne une forme hémisphérique, on observe le plus souvent une pointe de forme [[cône (géométrie)|conique]]. On a donc montré que le nanotube de carbone est formé avec un feuillet de graphène auquel on a ajouté de la courbure simple pour rouler ce feuillet sur lui-même et des défauts de [[topologie]] pour fermer ses extrémités. Un nanotube a un diamètre compris entre 1 et 10 [[nanomètre]]s pour une longueur de plusieurs [[micromètre]]s et est de ce fait un objet de taille moléculaire et possédant un caractère monodimensionnel. (L'une des [[dimension]]s est bien plus grande que les deux autres, ici la [[longueur]] face au [[diamètre]]). === Nanotubes de carbone multifeuillets (MWNT, multiwalled Nanotubes) === Un nanotube de carbone multifeuillet est constitué de plusieurs feuillets de graphènes enroulés les uns autour des autres. Il existe deux modèles pour décrire la structure des nanotubes multifeuillets. *Le modèle ''poupée russe'': les plans de graphène sont arrangées en cylindres concentriques. *Le modèle ''parchemin'': un seul feuillet de graphène est enroulé sur lui même, comme une feuille de papier. == Propriétés == Les nanotubes de carbone suscitent un énorme intérêt dans le monde de la recherche autant fondamentale qu'appliquée car leurs propriétés sont exceptionnelles à bien des égards. D'un point de vue mécanique, ils présentent à la fois une excellente rigidité (mesurée par le [[module d'Young]]), comparable à celle de l'acier, tout en étant extrêmement légers. Des points de vue électrique et optique, les nanotubes monofeuillets ont la particularité tout à fait exceptionnelle de pouvoir être soit métalliques soit [[semi-conducteur]]s en fonction de leur géométrie (diamètre du tube et angle d'enroulement de la feuille de graphène). === Propriétés mécaniques=== Les nanotubes se montrent intéressants par les principales caractéristiques suivantes : ==== [[Résilience (physique)|Résilience]] ==== Bien que difficile à vérifier expérimentalement (la petite taille des nanotubes ne permet pas de véritables tests de contrainte pour l'instant), la résistance des nanotubes de carbone devrait être (d'après des simulations informatiques) environ 100 fois supérieure à l'[[acier]] pour un poids 6 fois moindre (à section équivalente). Ces propriétés varient aussi selon la nature du nanotube. Les nanotubes multifeuillets sont beaucoup plus résistants que les nanotubes monofeuillets. ==== Dureté ==== Certains nanotubes sont plus durs que le [[diamant]]<ref>[http://cdac.gl.ciw.edu/content/view/6/45/ étude sur la dureté des nanotubes de carbone]</ref>. === Conductivité thermique === Les nanotubes de carbone ont une conductivité thermique plus grande que celle du diamant (de 6 à 20 W.cm-1.K-1). === Propriétés électriques === * Les nanotubes ont une [[conductivité]] supérieure à celle du cuivre (et 70 fois supérieure à celle du silicium). * Le nanotube de carbone a la plus grande [[Mobilité de l'électron|mobilité]] <ref>mesure du déplacement des électrons sous l'effet du champ électrique; elle s'exprime en cm².V<sup>-1</sup>.s<sup>-1</sup></ref> jamais mesurée : 100&nbsp;000 cm<sup>2</sup>⋅V<sup>-1</sup>s<sup>-1</sup> à 300 K (le précédent record étant de 77&nbsp;000 cm<sup>2</sup>⋅V<sup>-1</sup>s<sup>-1</sup> pour l'antimoniure d'indium). * Les nanotubes de carbone deviennent [[supraconductivité|supraconducteurs]] à basse température. * Les nanotubes de carbone permettent de réaliser des [[transistor]]s à un niveau de miniaturisation jamais atteint jusqu'à maintenant. Des chercheurs d'[[International Business Machines Corporation|IBM]] ont d'ores et déjà réussi à créer un transistor sur un nanotube. * Les nanotubes de carbone pourraient également permettre de réaliser des [[émetteur de champs|émetteurs de champs]] (d'[[électron]]s, en d'autres termes) à l'échelle du nanomètre. Les propriétés électriques des nanotubes dépendent de la nature du nanotube : les nanotubes monofeuillets ont des meilleures propriétés que les multi-feuillets (ces derniers ont de moins bonnes propriétés en partie à cause des interactions électriques, de type [[Force de van der Waals|van der Waals]], entre les différentes couches de graphène). Dans une feuille de graphite dont la densité de porteurs est élevée (c’est-à-dire matériau conducteur d’électricité), seuls contribuent à la conduction les électrons proches du niveau de fermi. Aucun des électrons des atomes de carbone dans un autre état énergétique, ne peut circuler librement. Un tiers des nanotubes de carbones existants possèdent à la fois le bon diamètre et la bonne structure de torsade (appelée twist) pour inclure le niveau de Fermi dans leur sous-ensemble d’état quantiques autorisés<ref>{{cite book |last = Waldner |first = Jean-Baptiste |authorlink = Jean-Baptiste Waldner |title = Nanocomputers & Swarm Intelligence [http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Special:Booksources&isbn=9781847040022] |publisher = [[ISTE - John Wiley & Sons]] |place = London |date = 2008 | pages = p87 |isbn = 9781847040022}}</ref>. ==== Propriétés d'émission de champ ==== Les nanotubes peuvent présenter une longueur extrêmement grande devant leur diamètre (rapport d'aspect >1000). Soumis à un champ électrique, ils vont donc présenter un très fort effet de pointe (cf. principe du paratonnerre). Avec des tensions relativement faibles, on peut générer à leur extrémité des champs électriques colossaux, capables d'arracher les électrons de la matière et de les émettre vers l'extérieur. C'est l'émission de champ. Cette émission est extrêmement localisée (à l'extrémité du tube) et peut donc servir à envoyer des électrons sur un endroit bien précis, un petit élément de matériau phosphorescent qui constituera le pixel d'un écran plat par exemple. Le matériau phosphorescent évacue l'énergie reçue sous forme de lumière (même principe que les écrans de tubes cathodiques). L'exploitation de cette propriété a déjà permis de réaliser des prototypes d'écrans plats à nanotubes (Samsung et Motorola). <ref>{{fr}} [http://www.generation-nt.com/actualites/6985/Motorola-met-des-nanotubes-dans-ses-ecrans ''Motorola met des nanotubes dans ses écrans'']</ref>. === Propriétés chimiques === Les nanotubes sont des structures creuses, que l'on peut remplir avec d'autres composés chimiques, ce qui en fait des récipients clos à l'échelle nanométrique, appelés ''nanofils''. Les nanotubes de carbone sont relativement peu réactifs et une modification chimique de leur surface fait souvent appel à des espèces fortement réactives (oxydants forts, réducteurs forts, espèces radicalaires par exemple). C'est pourquoi une chimie de greffage de nanotubes basée sur des interactions non covalentes s'est fortement développée ces dernières années (adsorption de tensioactifs, enroulement de polymères, d'ADN, adsorption de pyrènes, etc). === Propriétés optiques === ====Propriété d'absorption de la lumière (Vers l'hyper-''sombre''...) ==== Le matériau le plus [[noir]] jamais conçu par l'Homme est un tapis de nanotubes disposés verticalement, réalisé par des chercheurs l'[[Université Rice]] autour du professeur Pulickel Ajayan ; avec un indice de réflexion de 0,045%, il est 30 fois plus sombre que le carbone, ce qui lui permet d’absorber 99,9 % de la lumière qu’il reçoit. C’est 3 fois « ''mieux'' » que ce que permettait l'alliage de nickel-phosphore qui était le matériau réputé le plus sombre. Ces inventions pourraient intéresser les secteurs militaires, de la communication, de l’énergie ([[énergie solaire|solaire]] notamment), de l’observation, des [[colorant]]s, etc. ==== Propriétés d'électroluminescence ==== Des chercheurs d'IBM ont indiqué avoir réussi à faire émettre de la [[lumière]] infra-rouge par des nanotubes de carbone semi-conducteurs placés dans une géométrie de transistor. Les nanotubes non dopés et soumis à un champ électrique généré par une grille peuvent conduire le courant par l'intermédiaire d'électrons (tension de grille négative) ou de trous (tension de grille positive). Si on soumet en plus le nanotube à une tension drain-source (entre les deux extrémités du tube), le courant est transporté par des trous à une extrémité et des électrons à l'autre (transistor ambipolaire). À l'endroit où ces deux types de porteurs se rencontrent (par exemple au milieu du tube si la tension de grille est nulle), il y a recombinaison de paires électron-trou et émission d'un photon. ==== Propriétés de photoluminescence ==== {{...}} == Défauts == Comme dans de nombreux matériaux, l'existence de défauts affecte ses propriétés. Ils peuvent se présenter sous la forme : * de vides atomiques (atomes manquant dans la structure du graphène). De tels défauts peuvent affecter la résistance physique des nanotubes, voire dans les cas plus graves la faire baisser de 15% <ref>{{en}} [http://lib.tkk.fi/Diss/2004/isbn9512273799/article5.pdf ''Mechanical properties of carbon nanotubes with vacancies and related defects''] {{pdf}}</ref>. * de ''Stone Wales defect'': au lieu de former des hexagones, les atomes de carbones se réarrangent en pentagones ou en heptagones. De par leur structure presque uni-dimensionnelle, la résistance physique des nanotubes dépend de la section la plus faible : comme sur une chaîne, la résistance de celle-ci est celle du maillon le plus faible. Les propriétés électriques sont aussi affectées par ces défauts. En général, la zone présentant un défaut est moins bonne conductrice. Il en est de même pour les propriétés thermiques. == Synthèse des nanotubes de carbone == Il existe plusieurs manières de synthèse. On peut citer deux grandes familles: les synthèses à haute température, et les synthèses à moyenne température, ou CVD (''Chemical Vapour Deposition'') === Méthodes à haute température === C'est la méthode préférentielle pour obtenir des nanotubes monofeuillets. Sous des conditions de température et de pression élevées, on fait [[évaporation|évaporer]] du carbone (du [[graphite]], le plus souvent) dans une atmosphère de gaz rare, en général de l'[[hélium]] ou de l'[[argon]]. ==== Différentes méthodes ==== ===== Ablation par arc électrique ===== C'est la méthode historique utilisée par Sumio Iijima (qui observa le premier les nanotubes de carbone). On établit en fait un arc électrique entre deux [[électrode]]s de [[graphite]]. Une électrode, l'anode, se consume pour former un [[Plasma (physique)|plasma]] dont la température peut atteindre 6&nbsp;000 °C. Ce plasma se condense sur l'autre électrode, la cathode, en un dépôt caoutchouteux et filamenteux évoquant une toile d'araignée très dense et contenant les nanotubes. C'est un procédé très peu coûteux et assez fiable. Cependant le processus est tellement complexe qu'au final on a que peu de contrôle sur le résultat. De plus, la haute [[température]] nécessaire au procédé ne permettait pas d'obtenir en grande quantité un matériau exploitable (les nanotubes ont tendance à fondre partiellement et à s'agglutiner). ===== Ablation par laser ===== Ce second procédé de vaporisation, mis au point à partir de [[1992]], consiste à ablater une cible de graphite avec un rayonnement laser de forte énergie pulsé ou continu. Le graphite est soit vaporisé soit expulsé en petits fragments de quelques atomes. C'est un procédé coûteux mais plus facile de contrôle, ce qui permet d'étudier la synthèse et de n'obtenir que les produits désirés. Ce procédé permit de faire baisser la température de la réaction à 1&nbsp;200 °C. ===== Synthèse dans un four solaire ===== On concentre en fait l'énergie solaire sur le graphite pour atteindre la température de vaporisation. Ce procédé permet de synthétiser en moyenne de 0.1 g à 1 g de nanotube par « expérience». <ref>Ce procédé est utilisé par la société Nanoledge basée à Montpellier.</ref> ==== Avantages et inconvénients ==== Avantages : * ces méthodes permettent de synthétiser des nanotubes monofeuillets (alors qu'avec les autres méthodes on obtient uniquement des nanotubes multifeuillets, ou un mélange indissociable) ; * elles permettent de former des produits très purs. Inconvénients : * on n'a aucun contrôle sur la longueur des nanotubes ; * il se forme de véritables amas qu'il faut dissocier pour pouvoir faire des applications. Une méthode pour utiliser les produits de ces synthèses consiste à disperser les nanotubes dans une solution aqueuse grâce à des [[tensio-actif]]s (les nanotubes sont [[hydrophobe]]s). La dispersion est extrudée dans une solution visqueuse contenant un [[polymère]] qui déstabilise la suspension et conduit à l'agrégation des nanotubes sous formes de rubans fins. Ces rubans, de quelques microns d'épaisseur et quelques millimètres de largeurs sont constitués de nanotubes enchevêtrés qui présentent une orientation préférentielle, due à l'écoulement. Lorsqu'on laisse sécher ces rubans à l'air, ils se contractent, l'eau contenue dans ces rubans étant évacuée par [[capillarité]], jusqu'à former des fibres denses, utilisables pour des applications similaires à celles des fibres de carbone. === Méthode CVD === On part ici d'une source de carbone liquide ([[toluène]], [[benzène]], [[cyclohexane]]) ou gazeuse à laquelle on ajoute un précurseur métallique. On utilise fréquemment du [[ferrocène]] ({{fchim|C|5|H|10|-Fe-C|5|H|10}}) (parfois du [[nickelocène]] {{fchim|C|5|H|10|-Ni-C|5|H|10}}). On transforme la solution en [[aérosol]] (fines gouttelettes) transportée alors par un [[gaz inerte]] (de l'[[argon]] en général) jusqu'à un four à une température comprise entre 750 °C et 900 °C . Les nanotubes « poussent » alors, soit sur la paroi en verre du tube, soit sur une plaque de silicium (placée pour faciliter la récupération des nanotubes, on récupère après réaction la plaque ou les nanotubes sont alignés). On récupère des nanotubes multifeuillets, alignés, d'une longueur d'environ 200 μm. L'apport continu de réactifs va obliger les nanotubes naissant à prendre le moins de place possible, donc de s'aligner tous dans une direction, la verticale du lieu où ils poussent, ce qui explique pourquoi on obtient des nanotubes alignés. Après réaction, les nanotubes contiennent encore des impuretés (principalement le métal de départ, [[fer]] ou [[nickel]]), qu'il faut éliminer. On « recuit » donc les nanotubes (sous atmosphère de gaz inerte, car la présence de dioxygène détruirait les nanotubes), ce qui a pour effet d'ouvrir les demi-fullerenènes aux extrémités, permettant aux impuretés de sortir. Cette re-cuisson présente aussi l'avantage de rendre les nanotubes encore plus rectilignes, en éliminant les éventuels défauts (partie d'une couche de [[graphène]] « cassée » ce qui fait que les différentes couches s'entrechoquent)<ref>Cette méthode est notamment utilisée par le [http://www-lfp.cea.fr/ast_visu.php?num=440&lang=fr&id_ast=546 Laboratoire Francis Perrin].</ref>. === Etat de la technologie === En juin [[2005]], des chercheurs du Nanotech Institute de l'université de Dallas (Texas, États-Unis d'Amérique) et de la [[Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation]] ([[Csiro]], Australie) sous la houlette de Mei Zhang ont publié un article dans la revue ''Science'' indiquant qu'ils avaient mis au point une méthode permettant de produire un à sept mètres par minute de nanotubes de quelques centimètres de large et quelques dizaines de nanomètres d'épaisseur. Ce processus devrait permettre de faire tomber la principale barrière à la mise en application de cette matière qui pourra participer à l'émergence rapide de nouveaux produits finis. En [[2005]], l'équipe de Ray Baughman de l'[[Université du Texas]] à [[Dallas]] aux [[États-Unis]] a publié une méthode permettant de produire jusqu'à dix mètres de nano-ruban par minute. Bien que l'on sache fabriquer des nano-rubans depuis quelques années, leur fabrication se révélait fastidieuse et longue. Transparents, les nano-rubans ont d'autres propriétés assez spectaculaires. Après un simple lavage à l'[[éthanol]], le ruban ne fait que 50 nanomètres d'épaisseur et un kilomètre carré ne pèse que 30 kilogrammes. Cette production accélérée pourrait permettre d'utiliser les rubans de nanotube dans plusieurs domaines, comme dans l'industrie automobile (un ruban de nanotube sera coincé entre les vitres des voitures et en l'alimentant en courant, il les dégivrera) ou l'audiovisuel pour fabriquer des écrans enroulables. Des recherches en cours étudient la possibilité de remplacer le filament d'[[ampoule électrique|ampoule]], normalement en [[tungstène]] par un nano-ruban. À température égale, le filament en nanotube aurait un [[rendement lumineux]] supérieur à celle du tungstène car en plus de l'émission lumineuse dû à l'effet de [[corps noir]] se rajoute un effet de [[luminescence]]. Toutefois une commercialisation de ces ampoules n'est pas envisagée avant [[2010]]. Au mois d'avril 2007, des chercheurs de l'Université de Cincinnati aux USA ont annoncé avoir synthétisé des nanotubes de près de 2 cm de long, soit 900&nbsp;000 fois leur section. Les chercheurs Vesselin Shanov et Mark Schulz, assistés du post-doctorant Yun Yeo Heung et de quelques étudiants ont utilisé la méthode de la déposition chimique de couches minces de matériaux par vapeur, dans un fourneau appelé "EasyTube 3000". Selon les chercheurs, ce n'est qu'un début. == Problèmes == Les nanotubes de carbone sont très intéressants relativement à leurs propriétés assez exceptionnelles. Cependant plusieurs problèmes se posent : * D'une part leur coût. Si de plus en plus d'entreprises se mettent à fabriquer des nanotubes, les procédés sont encore relativement coûteux, rendant l'utilisation « industrielle » des nanotubes prohibitive. * D'autre part, les nanotubes, comme d'autres nanomolécules, présentent des risques de ''pollution nanométrique''. Compte tenu de leur petite taille, les nanotubes peuvent facilement être absorbés par l'organisme, et compte tenu de leur caractère de cycle benzénique polymérisé, la question de l'intercalement entre les cycles d'ADN et des risques élevés de cancer en résultant sont objet à interrogations. Leur impact sur l'environnement ainsi que sur la santé fait actuellement l'objet d'études. Un article du journal Langmuir de l'American Chemical Society a récemment étudié le caractère "tueur de cellules" des nanotubes par contact direct en déchirant les membranes cellulaires<ref>[http://www.futura-sciences.com/fr/sinformer/actualites/news/t/chimie-1/d/les-proprietes-anti-microbiennes-des-nanotubes_12809/ Article de Futura-Sciences sur le caractère bactéricide des nanotubes SWCNT]</ref>. == Applications == === Propriétés physiques === Grâce à leurs propriétés physiques, les nanotubes de carbones sont susceptibles à l'avenir d'être utilisés dans de nombreux domaines, notamment : * dans les vêtements : possibilité de faire des vêtements (normaux) plus résistants et imperméables ou dans la confection de [[Gilet pare-balles|gilets pare-balles]]. Il serait également possible de créer des vêtements autonettoyants. * dans les [[polyéthylène]]s: des chercheurs ont découvert qu'en mettant des nanotubes dans du polyéthylène, celui-ci devenait jusqu'à 30% plus élastique. * dans certains équipements sportifs pour remplacer la [[fibre de carbone]] (raquettes de tennis, vélos, kayaks ...) * dans le stockage de l'hydrogène (par absorption), notamment dans le cadre des [[pile à combustible|piles à combustibles]] Ou encore dans un domaine qui relève actuellement de la science-fiction, la construction d'un [[ascenseur spatial]]. === Propriétés chimiques === Il s'agit ici d'exploiter la cavité protectrice que forme le nanotube de carbone : * réservoirs à hydrogène (contenant ce dernier à l'état gazeux ou sous forme d'hydrure métallique), de façon à stocker celui-ci de façon plus efficace qu'actuellement (en bouteille). * dans les [[Disque dur|disques durs]] : ils serviraient de réservoirs de lubrifiant, celui-ci étant détruit par les têtes d'écriture laser <ref>{{fr}} [http://www.generation-nt.com/actualites/16481/seagate-disques-durs-hdd-nanotubes ''Seagate veut utiliser des nanotubes dans ses disques durs'']</ref> * Le 19 mai 2006, des chercheurs de l'université de Berkeley et de Livemoer, en Californie, ont trouvé une nouvelle application pour les nanotubes : ils pourraient servir à séparer différents gaz ou liquides. En effet, ces chercheurs ont démontré que les molécules passaient bien plus facilement à travers ces tubes que dans d'autres pores de taille équivalente. ==Notes et références== {{Références | colonnes = 2}} === Articles connexes === * [[Nanotechnologie]] * [[Nanomatériau]] * [[Nano-informatique]] === Liens externes === * {{fr}} [http://www.spm.cnrs-dir.fr/actions/publications/idp/IdP2002/pdf/08.pdf Dossier sur les recherches concernant les nanotubes de carbone conduites par le CNRS] * {{fr}} [http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=1685 ''Production à grande vitesse de rubans de nanotubes'', sur le site Techno-Science.net] * {{en}} [[:en:Nanobud|NanoBud "NanoBouton(?)" article in the English Wikipedia]] {{Portail|physique|chimie}} [[Catégorie:Nanotechnologie]] [[Catégorie:Nanomatériau]] [[bg:Въглеродна нанотръба]] [[bs:Karbonska nanocijev]] [[de:Kohlenstoffnanoröhre]] [[en:Carbon nanotube]] [[eo:Nanotubo]] [[es:Nanotubo]] [[fa:نانولوله کربنی]] [[fi:Nanoputki]] [[he:ננו שפופרת פחמנית]] [[it:Nanotubo di carbonio]] [[ja:カーボンナノチューブ]] [[ko:탄소 나노튜브]] [[lv:Oglekļa nanocaurulītes]] [[mk:Јаглеродни нано-цевки]] [[nl:Koolstof nanobuis]] [[pl:Nanorurka]] [[pt:Nanotubo de carbono]] [[ru:Углеродные нанотрубки]] [[simple:Carbon nanotube]] [[sv:Nanorör]] [[th:ท่อนาโนคาร์บอน]] [[zh:碳纳米管]]