Les nanotubes de carbone

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Extrait

Les nanotubes de carbone (fiche - Terminale S)

Objectifs Rappeler ce que sont les nanotubes de carbone et l’ historique de leur découverte. Présenter des techniques pour les produire. Aborder ensuite quelques propriétés, puis quelques applications concrètes. Cette fiche se foc alise sur les nanotubes de carbone, alors que la fiche suivante traitera quant à elle d es nanoparticules de manière plus générale. 1. Nanotubes de carbone : historique Jusque dans les années 1980, on connaissait deux fo rmes du carbone pur : • Legraphite, ou les atomes sont disposés selon des plans paral lèles entre eux. Un plan porte le nom de graphène.Le graphite est friablecar les plans sont faiblement liés entre eux. Application : mine des crayons à papier. • Lediamant, possédant une structure plus compacte et plus dure du carbone que le graphite. La structure du diamant se retrouve d’ail leurs pour d’autres matériaux (exemple : cristal de silicium).

Après, lesfullerènes sphériquescomme le furent découvert en 1985, avec sa structure bien connue en forme de ballon de footbal l. Le diamètre d’un tel assemblage est de l’ordre dunanomètre. Le nom de fullerène, ou de buckminsterfullerène d onné au , est un hommage à l’architecteBuckminster Fuller, dont les créations concernèrent entre autres des géodésiques. Les full erènes constituent untroisième état du carbone, même s’il en existe d’autres, mais très marginaux (lonsdaléite…).

Dès 1990, il fut possible de produire du industriellement. La technique mise au point consiste en l’établissement d’un arc électriq ue entre deux électrodes en graphite. Les fullerènes sphériques ont diverses applications : matériaux, cosmétiques, électroniques, etc.

En fait, les fullerènes ne concernent pas seulement les structures sphériques, mais aussi lesnanotubes de carbone, constitués de graphène replié en forme de tube. Ils ont été observés en 1991 par le physicien JaponaisSumio Iijima, en adaptant le protocole de créations des par arc électrique. Au départ, les nanotubes obten us étaientmultifeuillets: plusieurs tubes concentriques emboîtés.