Les nanotubes de carbone (2004)

Résumé du document

Ce document traite des nanotubes de carbone. On décrit tout d'abord un nanotube : structure, fermeture, configuration, types de nanotubes. On étudie ensuite leurs propriétés : électriques, mécaniques, chimiques, d'émission et thermiques. Enfin, on donne quelques applications des nanotubes : écrans plats, microscope à effet tunnel (MET), et autres applications en chimie, mécanique, ...
En 1991, S. Iijima a eu la curiosité d'observer au microscope électronique un sous-produit de synthèse qui se présentait comme un dépôt noirâtre dur et filamenteux et a découvert dans ce dépôt les nanotubes, qu'il a identifiés comme étant des objets tubulaires fermés en leurs extrémités et constitués de carbone cristallisé.

Extraits

[...] Figure [ 3.3 .1] : Nanotube multifeuillet rempli de plomb Figure [ 3.3 .2] : nanoconteneur de C60 Il est aussi possible d'absorber des gaz ou de greffer des molécules à la surface des nanotubes. Propriétés d'émission Les nanotubes sont des objets très fins dotés d'une extrémité qui est elle aussi très fine. On peut donc les considérer comme des pointes les plus fines qui soient. Si on applique une tension entre un émetteur et une contre électrode, le courant présent dans la pointe est d'autant plus important que le rapport longueur sur diamètre est grand. Pour les nanotubes ce rapport est supérieur à 1000. [...]

[...] Ajouter de nanotubes à un caoutchouc synthétique multiplie par 10 sa rigidité. Le nanotube est également six fois moins lourd que l'acier et moins dense que la fibre de carbone, il peut donc apporter des gains de poids non négligeables extrêmement recherchés dans l'aéronautique ou dans l'automobile. De plus, il est capable d'absorber des impacts considérables, ils sont parfaits pour les gilets pare-balles, les blindages et les pare- chocs. Une application qui relève de la science-fiction Ce projet paraît tout à fait impossible à réaliser cependant des chercheurs américains pensent réellement réaliser ce projet dans plusieurs années. [...]

[...] Chaque nanotube pourrait jouer le rôle d'un canon à électron. Chaque minuscule tube cathodique représenterait un pixel. L'intérêt de l'utilisation de nanotubes dans ce domaine tient dans la facilité et le coût de fabrication. Le but de cette application étant de rendre abordable le prix des futurs écrans plats pour une qualité nettement supérieure aux écrans Plasma et LCD déjà disponibles. Ceci pourrait être la première application concrète des nanotubes. Des entreprises pensent pouvoir commercialiser des écrans de ce type dès l'année prochaine. [...]

[...] La pointe pénètre dans le nuage électronique des atomes de la surface. Des électrons de cette surface peuvent alors s'échapper et aller vers la pointe de l'appareil, cette circulation d'électrons correspond à un courant tunnel. En balayant la pointe à la surface, on obtient une image de la surface (mode image) qui permet d'en déduire l'hélicité du nanotube. La variation du courant provenant d'un atome de la surface en fonction du potentiel fournit une analyse de ses états électroniques c'est le mode spectroscopique. [...]

[...] Les nanotubes de carbone (2004) Introduction : Les différentes formations cristallines du carbone. Jusqu'en 1985, les seules formes cristallisées connues de carbone pur étaient le graphite et le diamant. Le diamant est un minéral transparent, le plus dur qui soit. Chaque atome est relié à quatre atomes voisins disposés aux sommets d'un tétraèdre régulier. Ces liaisons chimiques entre atomes sont fortes. Leur symétrie tétraédrique signe un solide dense et anisotrope (figure 1). Le graphite est un minéral noir friable. La structure du graphite est constituée d'un empilement de plans, chacun étant constitué d'un pavage régulier d'hexagones. [...]