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Les formes allotropiques du carbone

Nanotubes de carbone : petits mais costauds

58 min
À retrouver dans l'émission

Dans quel contexte ont été découverts les nanotubes de carbone ? Quelles sont leurs structures, comment s’organisent-ils et comment peut-on les synthétiser ? Quelles sont leurs propriétés ? Que connaît-on de leur toxicité potentielle ?

Les formes allotropiques du carbone
Les formes allotropiques du carbone Crédits : CC

Si la loi de Moore – qui prédit l’augmentation exponentielle de la puissance de calcul des ordinateurs – a un peu de plomb dans l’aile ces dernières années, avec une stagnation dans la miniaturisation et une limite des composants classiques des transistors, ce n’est peut-être que transitoire. Fin août, une équipe du MIT a réussi l’exploit d’assembler et de faire fonctionner un microprocesseur composé de 14 000 transistors composés de nanotubes de carbone. Ces nanotubes peuvent-ils représenter l’informatique, mais aussi l’optique et l’électronique de demain, c’est ce que nous allons chercher à savoir. 

Nanotubes de carbone : petits mais costauds : c’est le programme énergétique qui est le nôtre pour l’heure qui vient. Bienvenue dans La Méthode scientifique.

Pour évoquer les propriétés singulières de ces nanotubes et leurs potentielles applications, nous avons le plaisir de recevoir aujourd’hui Annick Loiseau, directrice de recherche au Laboratoire d’Etude des Microstructures CNRS à l’ONERA (l’Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales) et Christophe Voisin, professeur à l’Université Paris Diderot, chercheur au laboratoire de physique de l’Ecole Normale Supérieure.

Le reportage du jour

Les nanotubes de carbone (NTC) sont des semi-conducteurs avec des propriétés optiques avec un grand potentiel : ils peuvent émettre de la lumière, la conduire ou bien la détecter dans le proche IR. Laurent Vivien, chercheur CNRS travaille en photonique fondamentale et appliquée, et en particulier sur la photonique hybride des NTC sur silicium. Puisqu’il n’est pas encore possible de faire sans silicium, l’idée est d’exploiter les propriétés optiques des NTC et de les intégrer sur des puces silicium. Pour le moment, les recherches sont en développement,pour mettre au point des applications dans les domaines de la détection et la de la communication classique et quantique. Par Céline Loozen :

Écouter
7 min
LA_METHODE_SCIENTIFIQUE - Reportage Céline Loozen "Hybridation photonique NTC sur silicum" au C2N avec Laurent Vivien

Les repères

  • On distingue trois formes de carbone pur : le graphite, le diamant et le fullerène. Les nanotubes de carbone sont des nano-structures de la famille des fullerènes. Leur diamètre typique est de l’ordre du nanomètre, alors que leur longueur peut atteindre quelques millimètres, ou même quelques centimètres.
  • Actuellement, ils sont fabriqués soit par des voies haute température, soit par des voies moyenne température (méthode CVD).
  • Les propriétés des nanotubes de carbones sont particulièrement intéressantes : ils sont plus résistants que l’acier. Par ailleurs, certains nanotubes sont semi-conducteurs, d’autres sont de bons conducteurs électriques (métalliques), ils sont supraconducteurs à basses températures, etc.
  • Les applications des nanotubes sont nombreuses : nouveaux matériaux plus résistants, nouveaux textiles (gilets pare-balles …), nanoélectronique à base de nanotubes, écrans plats nouvelle génération, applications médicales, etc.

Pour aller plus loin

[Thread] Retrouvez toutes les sources de cette émission sur le fil Twitter de La Méthode scientifique.

Les références musicales

Le titre du jour : "Into the light " par Glitterbug

Le générique de début : "Music to watch space girls by", par Leonard Nimoy

Le générique de fin : "Says" par Nils Frahm

Chroniques
16H02
5 min
Le Journal des sciences
Aurait-on confondu matière noire et effet de marée ?
Intervenants
  • Physicienne, directrice de recherche au Laboratoire d'étude des microstructures (mixte CNRS/ONERA) à l’Office national d'études et de recherches aérospatiales (ONERA)
  • Professeur à l'Université Paris Diderot, chercheur au laboratoire de physique de l'Ecole Normale Supérieure.
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