(Phys.org) —Les nanomatériaux à base de carbone ont des propriétés uniques qui les rendent utiles pour de nombreuses applications techniques, y compris la construction légère, électronique, production d'énergie, technologie de l'environnement, et médecine. Dans la revue Angewandte Chemie , une équipe internationale de chercheurs a maintenant introduit un nouveau procédé pour la production de nanofils de carbone particulièrement fins à partir de carbone dans la configuration diamant. Dans ce processus, des molécules ayant une structure semblable à un diamant sont liées entre elles à l'intérieur d'un nanotube de carbone.
Le carbone se présente sous plusieurs configurations. Le graphite et le diamant sont connus depuis longtemps. Alors que le graphite se compose de deux dimensions, feuilles de carbone en nid d'abeille, les diamants sont tridimensionnels, structures en forme de cage constituées d'anneaux plissés à six carbones. Diverses nouvelles nanoconfigurations ont également été découvertes :fullerènes, nanotubes de carbone, graphène (monocouches de graphite), nanodiamants, et les diamantoïdes. Les diamantoïdes sont en fait des molécules de cycloalcanes avec un squelette de carbone configuré en "cages", comme le diamant. Ils peuvent être considérés comme des diamants miniatures avec des atomes d'hydrogène liés à leurs surfaces extérieures.
Les nanofils sont nécessaires pour de nombreuses applications à l'échelle nanométrique. Différents types de nanofils ont été produits, dont certains avec des diamètres allant d'environ 50 à 100 nm, en carbone dans la configuration diamant. Une équipe de chercheurs du Japon, Chine, Allemagne, et les États-Unis voulaient réduire davantage les dimensions des nanofils dans la plage sub-nanométrique. De tels fils minuscules pourraient être utiles dans les pointes des microscopes à effet tunnel, qui sont des dispositifs qui peuvent être utilisés pour balayer la topologie d'une surface pour produire des images à très haute résolution.
Des chercheurs dirigés par Hisanori Shinohara de l'Université de Nagoya (Japon) ont eu l'idée de fusionner des diamantoïdes en fils ultrafins. Pour faire ce travail, ils ont dû recourir à une astuce :des "moules" de nanotubes de carbone. Pour leur matière première, les scientifiques ont choisi le diadamantane, un diamantoïde composé de deux cages en forme de diamant. Ils ont attaché un groupe acide carbonique à chaque extrémité de ces molécules. Les molécules sont transférées en phase gazeuse pour la procédure de synthèse. Ils sont aspirés dans les minuscules nanotubes de carbone par capillarité. Les meilleurs moules de nanotubes se sont avérés être ceux ayant un diamètre intérieur d'environ 1,3 nm. Au sein des nanotubes, les diamantoïdes s'alignent comme un collier de perles. Les chauffer à environ 600 ° C sous une atome d'hydrogène provoque une réaction de polymérisation/fusion dans laquelle les molécules individuelles de diamantoïde se lient par leurs groupes d'acide carbonique pour former un long "fil" d'un diamètre d'environ 0,78 nm. La structure en forme de cage est maintenue.
En utilisant des calculs théoriques et diverses techniques analytiques, les scientifiques ont pu démontrer que le carbone dans les fils est en effet dans une structure semblable à du diamant.
Actuellement, les scientifiques élaborent une technique d'extraction par ultrasons pour libérer les nanofils des nanotubes de carbone environnants.
