Les nanotubes de carbone, découverts en 1991 par le chercheur japonais Sumio Iijima, font partie de la famille des systèmes carbonés parmi lesquels on trouve les fibres de carbone, les fullerènes, le graphite et le diamant. Un nanotube peut être visualisé comme un plan d'atomes de carbone (assemblés en hexagones, comme dans le graphite) enroulé sur lui-même. Son diamètre est de l'ordre du nanomètre (milliardième de mètre) et sa longueur peut dépasser le millimètre. Il y a plusieurs sortes de nanotubes suivant l'arrangement des atomes de carbone et le nombre de couches concentriques (nanotubes monofeuillets ou multifeuillets). Ils sont obtenus par des techniques assez simples où l'on vaporise à haute température du carbone en présence d'un catalyseur comme le fer ou le nickel. Certains de ces nanotubes ont des propriétés métalliques alors que d'autres sont des semiconducteurs. Ils présentent tous une remarquable résistance mécanique.
Sur un plan fondamental, les nanotubes représentent des objets modèles idéaux dans la mesure où, compte tenu de leurs dimensions, ils permettent d'illustrer certaines lois de la mécanique quantique et de la physique à une dimension.
Sur le plan industriel, de nombreuses applications des nanotubes sont en cours d'étude ou de développement, notamment comme :
– éléments de renforcement de polymères (composites) ;
– matériaux nanoporeux pour le stockage de l'énergie (électrodes de batterie ou de supercapacité, stockage de l'hydrogène) ou le filtrage ;
– composants passifs (conducteurs nanométriques) ou actifs (diodes et transistors) d'une future nanoélectronique ;
– systèmes permettant la vectorisation de molécules médicamenteuses pour le traitement de certaines maladies.
Toutes ces applications sont néanmoins tributaires de la non-toxicité des nanotubes qui, vingt ans après leur découverte, reste à établir définitivement.
Patrick BERNIER
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