Les nanotubes sont plus solides que l'acier et plus petits que n'importe quel élément de l'électronique à base de silicium. Ils peuvent potentiellement traiter les informations plus rapidement tout en utilisant moins d'énergie. Le défi a été de trouver comment incorporer ces propriétés dans des appareils électroniques utiles. Aujourd'hui, des scientifiques de l'Université de Californie, Riverside a découvert qu'en ajoutant du liquide ionique, une sorte de sel liquide, ils peuvent modifier la transparence optique des films de nanotubes de carbone à paroi unique selon un modèle contrôlé.

Le monde de la taille d'un atome des nanotubes de carbone est très prometteur pour un avenir exigeant des composants électroniques plus petits et plus rapides. Les nanotubes sont plus solides que l'acier et plus petits que n'importe quel élément de l'électronique à base de silicium - le composant omniprésent des appareils électriques d'aujourd'hui - et ont une meilleure conductivité, ce qui signifie qu'ils peuvent potentiellement traiter les informations plus rapidement tout en utilisant moins d'énergie.

Le défi a été de trouver comment incorporer toutes ces grandes propriétés dans des appareils électroniques utiles. Une nouvelle découverte de quatre scientifiques de l'Université de Californie, Riverside nous a rapprochés du but. Ils ont découvert qu'en ajoutant du liquide ionique, une sorte de sel liquide, ils peuvent modifier la transparence optique des films de nanotubes de carbone à paroi unique selon un modèle contrôlé.

"C'était une découverte, pas quelque chose que nous recherchions, " dit Robert Haddon, directeur du Center for Nanoscale Science and Engineering de l'UC Riverside. Les scientifiques Feihu Wang, Mikhail Itkis et Elena Bekyarova cherchaient des moyens d'améliorer le comportement électrique des nanotubes de carbone, et dans le cadre de leurs recherches, ils ont également examiné s'ils pouvaient moduler la transparence des films. Un article sur leurs découvertes a été publié en ligne en avril dans Photonique de la nature .

Les scientifiques ont passé un certain temps à essayer d'affecter les propriétés optiques des films de nanotubes de carbone avec un champ électrique, avec peu de succès, dit Itkis, chercheur au Centre pour la science et l'ingénierie à l'échelle nanométrique. "Mais lorsque nous avons appliqué une fine couche d'un liquide ionique sur le film de nanotubes, nous avons remarqué que le changement de transparence est amplifié 100 fois et que le changement de transparence se produit à proximité de l'une des électrodes, nous avons donc commencé à étudier les causes de ces changements drastiques et comment créer de la transparence dans des motifs contrôlés. »

Un liquide ionique contient des ions négatifs et positifs qui peuvent interagir avec les nanotubes, influençant considérablement leur capacité à stocker une charge électrique. Cela augmente ou diminue leur transparence, semblable à la façon dont les verres s'assombrissent au soleil. En apprenant à manipuler la transparence, les scientifiques pourraient commencer à incorporer des films de nanotubes dans des produits qui reposent désormais sur des composants plus lents ou plus lourds, comme l'oxyde métallique.

Par exemple, à l'aide de films de nanotubes maillés avec un film de liquide ionique, les scientifiques pourraient créer des fenêtres intelligentes plus rentables, qui s'assombrissent quand il fait chaud dehors et s'éclaircissent quand il fait froid.

« Les fenêtres intelligentes sont une nouvelle industrie qui permet d'économiser 50 % de vos coûts énergétiques, " dit Itkis. " Par une journée très chaude, vous pouvez ombrager votre fenêtre juste en tournant un interrupteur, vous n'avez donc pas besoin d'utiliser autant de climatisation. Et un jour d'hiver, vous pouvez rendre une fenêtre plus transparente pour laisser entrer plus de lumière."

Les scientifiques doivent encore étudier la viabilité économique de l'utilisation de films de nanotubes, mais Bekyarova a déclaré qu'un avantage possible serait que les nanotubes de carbone sont ultra minces - environ 1, 000 fois plus petit qu'une seule mèche de cheveux, il en faudrait donc très peu pour couvrir une grande surface, comme les fenêtres d'un grand bâtiment.

Itkis a déclaré que les films de nanotubes sont également très prometteurs dans la construction d'instruments analytiques plus légers et plus compacts tels que des spectromètres, qui sont utilisés pour analyser les propriétés de la lumière.

Dans cette application, un film de nanotubes avec un réseau d'électrodes peut être utilisé comme réseau de diffraction configurable électriquement pour un spectromètre infrarouge, permettant à la longueur d'onde de la lumière d'être balayée sans pièces mobiles.

Par ailleurs, en utilisant des électrodes adressables, le motif spatial de la transparence induite dans le film de nanotubes peut être modifié de manière contrôlée et utilisé comme support optique configurable électriquement pour le stockage et le transfert d'informations via des motifs lumineux.

Les nanotubes de carbone ont un grand potentiel, mais il reste encore beaucoup de travail à faire pour les rendre utiles en électronique et en optoélectronique, dit Haddon.

« L'enjeu est d'exploiter leurs propriétés exceptionnelles, " dit-il. " Ils ne seront pas disponibles chez Home Depot la semaine prochaine, mais il y a des progrès continus dans le domaine."