Nanotubes de carbone
La petite histoire
Comprendre simplement
Domaines de présence
Son interprétation dans l'avenir
Les références
Mais encore
by Pepe ©
 
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La petite histoire  Up Page
Origine, raisons, hasard
Il s'agit d'une poudre noire valant jusqu'à 500€ le gramme, constituée de milliards de fibres minuscules, dix mille fois plus minces qu'un cheveu: des nanotubes de carbone. Quand le graphite s'assemble en plan à deux dimensions et le diamant en cristal à trois dimensions, le nanotube, lui, se présente à la fois comme une ligne et un volume. Volume car il se définit comme un ou plusieurs feuillets de graphite roulés. Ligne, car le nanotube est d'une finesse extrême: de 1 nanotube (1 millionième de millimètre) de diamètre pour les plus fins, à 100 nm pour les plus épais. Qui plus est, il affiche une longueur exceptionnelle à cette échelle: jusqu'au millimètre et plus, soit de dix mille à un million de fois le diamètre du tube.

Comprendre simplement  Up Page
Vulgarisation, de 7 à 77 ans
Des recherches passionnantes, menées par Alberto Bianco au CNRS à Strasbourg viennent de montrer que les nanotubes de carbone peuvent être utilisés pour pénétrer à l'intérieur du noyau des cellules pour y livrer médicaments et vaccins. "Ces recherches n'en sont qu'à leur début" souligne Alberto Bianco, "mais tout nous laisse penser que les nanotubes pourront un jour servir d'outils d'une incroyable précision pour modifier l'ADN à l'intérieur du noyau ou acheminer, dans une partie précise de la cellule, un médicament".

Domaines de présence  Up Page
Chronologie
1940
En étudiant la fission nucléaire, le futur Nobel de chimie allemand Otto Hahn identifie des molécules de carbone d'une longueur inhabituelle.
1985
Harold Kroto, Richard Smalley et Robert Curl découvrent une molécule à 60 atomes de carbone, formés en "ballon de football": le fullerène. Ils recevront le prix Nobel en 1996.
1991
La Japonais Sumio Iijima examine un échantillon de fullerènes et y découvrent d'étonnantes fibres de carbone, qu'il baptise "nanotubes".
1998
Mise au point du procédé CDV (Chemical Vapor Deposition), qui fait pousser des nanotubes à l'emplacement voulu.

Son interprétation dans l'avenir  Up Page
Conducteur
C'est la structure du nanotube qui définit ses propriétés électriques. Avec des hexagones enroulés perpendiculairement à l'axe du naotube, il se comporte comme un métal et conduit remarquablement le courant.
Idéal pour la mémoire vive
Leur taille permet d'envisager une masse énorme d'interconnexions sur un minimum d'espace. Selon le procédé de la société Nantero, un tube chargé négativement est pris en sandwich entre deux tubes perpendiculaires. Varier la charge en haut ou en bas attire le tube intermédiaire et crée des connexions valant 1 ou 0. Lorsque le courant est coupé, le bit reste mémorisé.
Idéal pour les écrans plats Sous l'effet du champ électrique vertical, la pointe ds nanotubes se peuple d'électrons (charge négative). Le champ électrique de la grille appliqué sur la pointe des nanotubes arrachent les électrons. Les électrons libérés sont accélérés par le champ vertical. Ils viennent heurter les pixels qui se mettent à briller.
 

Idéal pour les connexions électroniques
 
Ultrafins, n'opposant pratiquement pas de résistance au courant, les nanotubes sont parfaits pour connecter les différentes couches d'un microprocesseur.
 
 
 
Semi-conducteur
Des nanotransistors ultrarapides
Les hexagones sont enroulés dans l'axe du nanotube, ce qui gène le passage des électrons: le nanotube se comporte comme un semiconducteur (isolant ou conducteur selon la tension électrique). Une particularité indispensable des circuits logiques.
Un unique nanotube suffità fabriquer à la finesse inégalable. Il se comporte comme un semi-conducteur classique; lorsque le support est chargé négativement, le nanotube est isolant. Lorsque le support est neutre, il bénéficie alors des qualités exceptionnelles des nanotubes métalliques.
 
Mutiparois
Parce qu'une au moins de ses parois possède une structure conductrice, le nanotube multiparois se comporte comme un métal. Plus facile à fabriquer que les tubes monoparois, il coûte moins cher et répond mieux aux impératifs de la production de masse.
Des muscles nanoscopiques
Grâce à sa capacité de modifier son allongement et sa contraction sous l'influence du courant, le nanotube est un muscle artificiel parfait. Il s'allonge quand il y a un excès d'électrons et raccourcit dans le cas inverse. En tapissant les deux faces d'un papier adhésif de nanotubes et en les reliant aux pôles opposés d'une pile on peut ainsi créer une torsion.
Des fibres incassables
La solidité de sa structure moléculaire fait du nanotube une super fibre de carbone. En alignant les nanotubes, on peut fabriquer des fils quasiment incassables. Les tubes adhèrent solidement entre eux grâce à une infinité de liaisons électrostatiques. Une colle en polymère achève de solidariser l'assemblage.

Les références  Up Page
Réseau Pepe
@rt Flash
Science & Vie avril 2004 n1039
 
Pourquoi ce site
Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous.
 
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Mais encore  Up Page
Autres pistes
Les nanotubes de carbone ne sont pas seuls à briller au firmament des nouveaux matériaux. L'un des secteurs les plus explorés est celui des matériaux dits "intelligents", capables de changer de forme, soit en fonction de la température (alliages à "mémoire de forme", à base de nickel et titane) ou de champs magnétiques ou électriques (matériaux dits "magnétorstrictifs" et "électrorestrictifs"). Les mécaniciens perfectionnenent également la solidité et la résistance des matériaux à haute température sur la voie des céramiques renforcées (oxyde de zirconium) et des intermétalliques, molécules extrêmement solides formées de deux métaux (dioborure de titane, TiB2). Mais la piste la plus ambitieuse est sans doute celle de l'électronique moléculaire, dans laquelle des fonctions de calcul entières peuvent être concentrées dans une molécule (phényle, composé azoté ...). De tels microprocesseurs atteindraient des fréquences de l'ordre du Térahertz, soit mille fois plus rapide que les processeurs actuels.