Double hélice de nanotubes de carbone

 

Le motif hélicoïdal est présent dans de nombreuses structures, tant naturelles que synthétiques : bras des galaxies, double chaîne d’ADN...

La préparation de doubles hélices nanoscopiques synthétiques est un domaine encore jeune où ces structures sont généralement préparées en imposant des contraintes géométriques telles les liaisons hydrogènes ou la coordination à des ions métalliques.

 

Les nanotubes de carbones sont des composés désormais bien connus, que l’on sait préparer à un niveau industriel en arrivant à contrôler leurs propriétés. Ainsi des hélices de nanotubes ont déjà montré des propriétés électriques et mécaniques tout à fait intéressantes, permettant même la formation de champ magnétique.

 

L’équipe menée par Fei Wei a récemment proposée de synthétiser des doubles hélices de nanotubes en se basant sur l’idée suivante : faire croître des nanotubes sur les faces opposées d’un pétale servant d’amorce. Différentes forces devraient contraindre la structure à se tordre pour s’enrouler autour d’elle-même.

Pour cela les chercheurs se sont basés sur des pétales à double couche composés d’un alliage fer/magnésium§aluminium, très légères (0,2 ng par pétale), dont la dispersion de nanoparticules à leur surface peut être contrôlée en vue de la croissance de nanotubes.

 

Figure 1 : Croissance des nanotubes à partir du pétale amorceur et torsion en double hélice.

 

Une fois ces pétales calcinés et réduit à l’hydrogène, leur surface est parsemée de nanoparticules servant d’amorces de croissance des nanotubes. En les plaçant dans un four à haute température en présence d’une source de carbone, le phénomène de dépôt en phase vapeur a lieu et les nanotubes grandissent en formant des doubles hélices, tournant dans les deux sens.

 

Figure 2 : a) Pétales amorceurs. b) Vue générale des nano doubles hélices. c) Dextrorotation des nanotubes. d et e) Extrémité et partie centrale de (c). f) Lévorotation des nanotubes. g) Zoom du pétale amorceur de (f). h et i) Lévorotation et dextrorotation des nanotubes. Les flèches en (c), (d), (f) et (g) indiquent la position du pétale amorce.

 

Il est apparu que la structure des doubles hélices pouvait être contrôlée en modifiant la structure des sites actifs des pétales, et les hélices formées sont apparues conductrices de courant.

De quoi envisager de futurs développements, tout en gardant à l’esprit que le débat à propos de la toxicité de ces structures n’est pour l’instant pas encore  clos.

 

 

Source : Zhang Q., Zhao M.-Q., Tang D.-M., Li F., Huang J.-Q., Liu B., Zhu W.-C., Zhang Y.-H., Wei F., Angew. Chem. Int. Ed., 2010, DOI : 10.1002/anie.200907130