(PhysOrg.com) -- Une équipe de chercheurs impliquant des scientifiques de l'Université de Nottingham a montré pour la première fois que des réactions chimiques au niveau nano qui modifient la structure des nanotubes de carbone peuvent être déclenchées par une « attaque » de l'intérieur.

La découverte remet en question la pensée scientifique précédente selon laquelle la surface interne des nanostructures creuses est chimiquement non réactive, limitant largement leur utilisation à celle d'un conteneur inerte ou d'un "nano-réacteur" à l'intérieur duquel d'autres réactions chimiques peuvent avoir lieu.

Leurs recherches, publié dans la revue Chimie de la nature , montre que les nanotubes de carbone dont la structure a été modifiée sont de nouveaux matériaux passionnants qui pourraient être utiles dans le développement de nouvelles technologies pour les dispositifs de stockage de gaz, des capteurs chimiques et des pièces d'appareils électroniques tels que des transistors.

Dr Andrei Khlobystov, de l'École de chimie de l'Université, qui a dirigé les travaux à Nottingham, a déclaré:"Il est universellement admis depuis un certain temps maintenant que la surface interne des nanotubes de carbone - ou le côté concave - est chimiquement non réactive, et en effet, nous avons utilisé avec succès des nanotubes de carbone comme nano-réacteurs.

« Cependant, au cours de cette nouvelle recherche, nous avons fait la découverte fortuite qu'en présence de métaux de transition catalytiquement actifs à l'intérieur de la cavité du nanotube, le nanotube lui-même peut être impliqué dans des réactions chimiques inattendues.

Les nanotubes de carbone sont des nanostructures remarquables avec un diamètre typique de 1 à 2 nanomètres, qui fait 80, 000 fois plus petit que l'épaisseur d'un cheveu humain. Le Dr Khlobystov et ses associés de recherche ont récemment participé à la découverte - publiée dans Nature Materials - que les nanotubes peuvent être utilisés comme catalyseur pour la production de nanoruban, bandes atomiquement minces de carbone créées à partir d'atomes de carbone et de soufre. Ces nanorubans pourraient potentiellement être utilisés comme nouveaux matériaux pour la prochaine génération d'ordinateurs et de dispositifs de stockage de données plus rapides, plus petit et plus puissant.

Dans cette dernière recherche, les scientifiques ont découvert qu'un atome individuel de rhénium métal (Re) déclenche une réaction chimique conduisant à la transformation de la paroi interne du nanotube. Initialement, l'attaque par le rhénium crée un petit défaut dans la paroi du nanotube qui se développe ensuite progressivement en une saillie de taille nanométrique en «mangeant» des atomes de carbone supplémentaires.

La protubérance grossit alors rapidement et se referme, formant une structure de carbone unique appelée NanoBud, ainsi appelé parce que la saillie sur le nanotube de carbone ressemble à un bourgeon sur une tige.

Précédemment, On pensait que les nanobuds se formaient à l'extérieur du nanotube par des réactions sur la surface externe avec des molécules de carbone appelées fullerènes.

La nouvelle étude démontre pour la première fois qu'ils peuvent être formés de l'intérieur, à condition qu'un atome de métal de transition avec une activité catalytique appropriée soit présent dans le nanotube.

En collaboration avec le groupe Electron Microscopy of Materials Science de l'Université d'Ulm en Allemagne, les scientifiques ont même pu capturer « à la caméra » la réaction chimique de l'atome de métal de transition avec le nanotube en temps réel au niveau atomique en utilisant la dernière microscopie électronique à transmission haute résolution avec correction d'aberrations (AC-HRTEM). Leurs vidéos montrent des nanotubes d'un diamètre d'environ 1,5 nanomètre, tandis que les NanoBuds ne mesurent que 1 nanomètre de diamètre.