Les plus petits tunnels du monde ont une largeur de quelques nanomètres seulement. Des chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) et de l'Université Rice, ETATS-UNIS, ont creusé de tels tunnels dans des échantillons de graphite. Cela permettra de structurer l'intérieur des matériaux grâce à l'auto-organisation dans la gamme nanométrique et à l'adaptation du graphite nanoporeux pour des applications en médecine et en technologie des batteries. Les résultats sont maintenant présentés dans la revue scientifique Communication Nature .

Les tunnels sont fabriqués en appliquant des nanoparticules de nickel sur du graphite qui est ensuite chauffé en présence d'hydrogène gazeux. La surface des particules métalliques, qui ne mesurent que quelques nanomètres, sert de catalyseur en éliminant les atomes de carbone du graphite et en les convertissant au moyen d'hydrogène en méthane gazeux. Par les forces capillaires, la particule de nickel est aspirée dans le "trou" qui se forme et perce le matériau. La taille des tunnels obtenus dans les expériences était de l'ordre de 1 à 50 nanomètres, ce qui correspond environ à un millième du diamètre d'un cheveu humain.

Pour apporter la preuve de l'existence réelle de ces tunnels de graphite, les chercheurs ont utilisé la microscopie électronique à balayage et à effet tunnel. « Microscopes, En réalité, imager uniquement les couches supérieures de l'échantillon, " les principaux auteurs de l'étude, Maya Lukas et Velimir Meded de l'Institut de nanotechnologie de KIT, Explique. "Les tunnels sous ces couches supérieures, cependant, laissent à la surface des structures atomiques dont on peut tracer les parcours et qui peuvent être attribuées aux nanotunnels au moyen d'images de microscopie à effet tunnel très détaillées et basées sur des simulations informatisées. la profondeur des tunnels a été déterminée avec précision au moyen d'une série d'images prises au microscope électronique à balayage sous différentes perspectives.

Du graphite poreux est utilisé, par exemple, dans les électrodes des batteries lithium-ion. Le temps de charge pourrait être réduit en utilisant des matériaux avec des tailles de pores appropriées. En médecine, le graphite poreux pourrait servir de support de médicaments à libérer sur de plus longues périodes de temps. Remplacer le graphite par des matériaux non conducteurs, par exemple. Nitrure de bore, avec des structures atomiques similaires à celle du graphite, les tunnels pourraient servir de structures de base pour des composants nanoélectroniques tels que de nouveaux capteurs ou des cellules solaires.