Nanotube de carbone
Introduction


Dés le XXème siècle, le monde a connu une remarquable accélération technologique. A l’heure actuelle, ce phénomène s’amplifie avec la demande croissante des utilisateurs de technologies de pointe. Les grandes entreprises et le monde de la recherche se doivent d’innover pour répondre à cette demande et nos technologies ont besoin d’être constamment revisitées et améliorées.

Les nanotechnologies vont permettre d’apporter de nouvelles solutions en développant tout un ensemble de techniques utilisées pour manipuler la matière à l’échelle des atomes.

Les nanoparticules sont le siège d’effets quantiques spectaculaires (conductivité électrique, élasticité et solidité accrues, modification de la couleur, plus grande réactivité) et d’autre part, la proportion des atomes de surface est fortement augmentée par rapport au volume, donnant à ces matériaux une réactivité chimique accrue.

Parmi tous les objets nanométriques, les nanotubes de carbone aux propriétés prometteuses sont ceux qui ont le plus suscité l’attention des spécialistes.

Depuis 450 000 ans, d’infimes quantités de nanotubes furent créées par l’homme dés lors qu’il maitrisa le feu. Ainsi des traces de nanotubes furent découvertes dans la suie de certains foyers préhistoriques, les amas de carbone créés par la combustion du feu se recombinent pour former des cristaux grâce à la chaleur émise par les flammes. Des nanotubes furent aussi trouvés sur certaines armes de guerre telle que le sabre de Damas créé au 18ème siècle, leur apportant une très grande résistance [1]. De par leur taille nanométrique, il était jusqu’à maintenant impossible de prendre conscience de leur existence.

Il aura fallut attendre le 20ème siècle et l’invention par Max Knoll et Ernst Ruska en 1931 du microscope électronique en transmission (TEM) [2], pour mettre en évidence ces nanotubes. Par la suite en 1952, de nombreuses publications russes dans le journal soviétique Physical Chemistry mettent en évidence l’existence des nanotubes, Radushkevich et Lukyanovich découvrent que des fibres de carbone en graphite pouvaient être creuses et avoir un diamètre d’une cinquantaine de nanomètres. D’autres scientifiques soviétiques ont rapporté l’existence des nanotubes, mais durant la guerre froide la grande majorité de ces publications étaient gardées secrètes, limitant la coopération internationale. Ainsi l’accès des documents pour les scientifiques de l'Ouest n'a pas été facile à cette époque, et l'utilisation de la langue russe dans ce domaine assez décourageante.

C'est en 1991, grâce à l’article publié par Sumio Iijima [3], que l’existence et l'enjeux liés aux nanotubes ont été mis en évidence. Il révéla la présence, dans le dépôt carboné recueilli sur la cathode de son arc électrique lors de la fabrication de fullerène, de structures graphitiques tubulaires. Ces dernières ont été définies comme des tubes nanométriques de par leur longueur relativement grande en rapport à leur circonférence composée de quelques atomes. Si la publication de Sumio Iijima fait référence, bien d’autres scientifiques l’ont précédé dans la compréhension des nanotubes de carbone.

A l’heure actuelle, Les recherches développées dans les nanomatériaux ont considérablement progressé et permettent de produire des nanotubes en abondance. Il existe plusieurs méthodes pour synthétiser des nanotubes grâce à des techniques telles que l’ablation par arc électrique [3], l’ablation par laser [4], la synthèse par four solaire [5] et la synthèse par dépôt chimique en phase vapeur ou CVD en anglais (Chemical Vapor Deposition) [6]. La croissance par CVD est l’un des axes principaux du stage qui m'a été proposé, elle permet une meilleure maîtrise de certaines caractéristiques des nanotubes, comme par exemple la hauteur, l’épaisseur ou la densité.



[1] : M. Reibold1, P. Paufler, A. A. Levin, W. Kochmann, N. Pätzke & D. C. Meyer 2006 Carbon nanotubes in an ancient Damascus sabre Nature 444 286
[2] : Ernst Ruska, Gerd Binnig, Heinrich Rohrer 1986 The Nobel Prize in Physics
[3] : Sumio Iijima 1991 Helical microtubules of graphitic carbonNature 354 56-58
[4] : A. L. Thomann, C. Boulmer Leborgne and B. Dubreuil 1997 plasma sources science technology 6 298
[5] : D. Laplaze, P. Bernier, W. Maser, G. Flamant, T. Guillard et A. Loiseau 1998 Carbon nanotubes : The solar approach Carbon 36(5-6) 685-688
[6] : Müller J., Schierling M., Zimmermann E., Neuschütz D. 1999 Chemical Vapor deposition of smooth α-Al2O3 films on nickel base superalloys as diffusion barriers Surf. Coat. Technol 120-121 16-21

Autres documents
Partagés