Vue d'artiste d'un ascenseur spatial attaché à une structure de nanofil. Victor Habbick Visions/Getty Images Dans les années récentes, les chercheurs ont fait de grands progrès dans la fabrication de nouveaux matériaux à partir de pièces vraiment minuscules - et par minuscule, nous parlons de choses mesurées en nanomètres, une unité si petite qu'il est probablement difficile pour la plupart d'entre nous de l'imaginer.
Si vous voulez essayer de visualiser à l'échelle nanométrique, considérez qu'un brin d'ADN dans l'une de vos cellules a un diamètre d'environ 2,5 nanomètres, et une feuille de papier a une épaisseur de 100, 000 nanomètres. Quelle est la valeur de ces structures minuscules ? Pour un, il est possible de fabriquer des nanomatériaux incroyablement résistants, mais aussi léger, et de les doter d'autres propriétés, comme la capacité de conduire l'électricité.
D'accord, alors peut-être que cela ne semble pas assez époustouflant. Essaye ça, puis :Il semble maintenant qu'il soit possible de faire des fils de vraiment, de très petits diamants suffisamment solides pour supporter un ascenseur géant s'étendant sur des kilomètres dans l'espace.
Cette perspective a été soulevée par la récente découverte des chercheurs de la Penn State University sur la façon de produire des nanofils de diamant ultra-minces, qui pourraient s'avérer être les matériaux synthétiques les plus solides jamais créés.
L'équipe a créé un long, brin mince d'atomes de carbone, disposés de la même manière que l'unité fondamentale de la structure d'un diamant - anneaux "cyclohexane" en zigzag de six atomes de carbone liés ensemble, dans lequel chaque carbone est entouré d'autres en forme de tétraèdre. Si c'est trop complexe, imaginez le nanofil comme un collier enfilé des plus petits diamants possibles - fait d'un matériau extraordinairement rigide et solide.
"C'est potentiellement l'un des matériaux les plus résistants, sinon le plus fort, jamais connu, " dit le professeur de chimie de Penn State John Badding, l'un des auteurs de l'étude.
Si les chercheurs pouvaient créer un nanofil de diamant parfait sans défauts, Badding dit, il pourrait égaler ou dépasser les qualités des nanotubes de carbone sp2, formé en roulant une feuille de nanofibres dans un tube, qui jusqu'à présent ont été les matériaux synthétiques les plus solides créés.
Un rendu d'un nanotube de carbone. Photothèque scientifique/PASIEKA/Getty Images Bien sûr, si vous essayez de montrer aux gens à quel point quelque chose est super fort, cela aide d'avoir un exemple de quelque chose que vous pourriez faire avec. (Tu sais, tout comme la vieille publicité de Crazy Glue qui montre le gars avec le casque, qui se colle à une poutre en acier et s'y pend.)
Au-delà de l'atmosphère
Lorsqu'il est pressé, Badding a pensé à l'idée d'utiliser des nanofils de diamant pour construire un ascenseur spatial - un concept dans lequel un câble attaché à la Terre à une extrémité et un satellite stationnaire à l'autre permettrait aux humains, l'équipement et d'autres cargaisons pour monter dans l'espace. C'est une idée qui a été imaginée pour la première fois par le scientifique spatial russe Konstantin E. Tsiolkovsky en 1895, et popularisé par l'auteur de science-fiction Arthur C. Clarke dans son roman de 1979 "Les fontaines du paradis".
Un ascenseur spatial pourrait rendre les voyages vers et depuis l'espace beaucoup moins chers, plus sûr et moins stressant qu'aujourd'hui. Mais en construire un coûterait jusqu'à 100 milliards de dollars, par une estimation. Et vous auriez besoin de le fabriquer à partir de matériaux suffisamment solides pour résister aux forces énormes auxquelles une telle structure serait soumise.
Développement commercial
Alors que Badding souligne que le développement des nanofils de diamant n'en est qu'à ses débuts, une entreprise canadienne a récemment accordé un brevet américain pour une conception d'ascenseur spatial de 12,4 milles de haut semble assez intéressée par l'examen du nouveau matériau. (Voir la vidéo ci-dessous.)
"Si dans la production commerciale la résistance du fil est nettement supérieure à celle du Kevlar, alors nous pourrons peut-être aller encore plus haut, ", déclare le directeur de la technologie de Thoth Technology, Brendan Quine, par e-mail.
Quine a déclaré que les nanofils de diamant pourraient être utilisés pour renforcer les éléments pneumatiques de la structure de l'ascenseur spatial proposé. "Nous allons cependant en avoir besoin en grande quantité, ", a-t-il ajouté. "Notre structure a une masse similaire à celle des plus grands superpétroliers du monde utilisés pour transporter le pétrole à travers le monde."
Maintenant c'est intéressantBadding dit qu'en bricolant la composition chimique des nanofils de diamant, il serait peut-être possible de fabriquer des matériaux encore plus étonnants. "Ils pourraient avoir des propriétés électroniques intéressantes, par exemple, " il dit.
