(Phys.org) - Que se passe-t-il lorsque vous tirez des nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNT) d'un pistolet sur une cible en aluminium à une vitesse de plus de 15 ? 000 mph? Les scientifiques ont enfin la réponse. Si un nanotube atteint la cible à un angle de 90° (face), il se cassera et se déformera considérablement. Cependant, s'il est parallèle à la cible lors de l'impact, le nanotube va se décompresser, résultant en un nanoruban de graphène 2D. Cette observation est inattendue, puisque des simulations précédentes ont montré que les nanotubes se brisent en morceaux lorsqu'ils sont soumis à des forces mécaniques importantes.

Chercheurs Sehmus Ozden, et al., à l'Université Rice à Houston, Texas, NOUS; l'Université d'État de Campinas à Campinas, Brésil; et l'Institut indien des sciences de Bangalore, Inde, ont publié un article sur les résultats de leurs expériences de collision de nanotubes à fort impact dans un récent numéro de Lettres nano .

Dans leur étude, les chercheurs ont emballé les MWCNT sous forme de pastilles dans la chambre à vide d'un pistolet à gaz léger, un appareil couramment utilisé pour les expériences d'impact à hypervitesse. Les pastilles étaient composées pour la plupart de faisceaux de MWCNT non orientés, chaque pastille ayant une forme sphérique.

Parce qu'il n'était pas possible d'observer directement l'impact en raison de la petite taille et de la vitesse élevée des nanotubes, les chercheurs ont analysé les différences entre les nanotubes à l'aide d'un microscope électronique à transmission avant et après l'impact pour extraire des informations utiles sur ce qui se passe pendant l'impact. Ils ont également effectué des simulations de dynamique moléculaire pour mieux comprendre l'effet de l'impact.

Bien que chaque faisceau de nanotubes (la pastille) ait été tiré perpendiculairement à la cible, les nanotubes individuels alignés au hasard ont impacté la cible à différents angles. Les chercheurs ont découvert que l'angle d'impact a un effet important sur les résultats de la collision. A un angle d'impact de 90°, les nanotubes déformés suivant la direction radiale, essentiellement écrasé comme l'avant d'une voiture dans une collision frontale. A un angle d'impact de 45°, les nanotubes sont devenus en partie déformés et en partie décompressés.

A un angle de 0°, les nanotubes ont été complètement décompressés lorsqu'ils ont été tirés sur la cible en aluminium. Les chercheurs expliquent que la décompression se produit à l'échelle de la femtoseconde. Dans ce court laps de temps, de nombreux atomes le long du côté du nanotube deviennent stressés en raison de l'impact, entraînant la rupture des liaisons carbone en ligne droite le long du côté du nanotube.

Aux angles d'impact de 90° et 45°, d'autre part, moins d'atomes ont été impliqués dans l'impact, le stress était donc plus concentré sur moins d'atomes. Beaucoup de ces atomes ont fini par être éjectés du nanotube, plutôt que de voir leurs liaisons soigneusement brisées comme dans le scénario d'angle d'impact de 0°.