L'espace interne des nanotubes de carbone peut servir de modèle pour la synthèse de chaînes carbonées de type nanodiamant. En tant qu'équipe de scientifiques du Japon, Allemagne, et le rapport des États-Unis dans la revue Angewandte Chemie , cette approche de polymérisation modélisée ouvre la voie à la conception de nouveaux nanomatériaux unidimensionnels.

Les matériaux nanométriques tels que les nanofils offrent des propriétés uniques qui sont complètement distinctes de celles des matériaux en vrac. Cependant, les nanostructures unidimensionnelles sont difficiles à synthétiser. Dans une coopération internationale, Hisanori Shinohara de l'Université de Nagoya au Japon et ses collègues ont développé une méthode qui utilise des nanotubes de carbone comme récipient de réaction pour la polymérisation par modèle de nanomatériaux à chaîne linéaire. L'idée était que pendant la polymérisation, les petites molécules précurseurs n'adopteraient naturellement la structure unidimensionnelle des tubes que si leur diamètre intérieur est suffisamment petit. Des diamètres plus grands offriraient trop d'espace de sorte que la polymérisation pourrait se terminer ou devenir incontrôlée. En utilisant cette méthode, Shinohara et ses collègues ont pu synthétiser une structure polymère de nanodiamant à une dimension par une technique de recuit relativement simple. Ils décrivent leur approche :« L'approche actuelle basée sur un modèle pour la synthèse de polymères diamantoïdes à chaîne linéaire est entièrement différente des approches chimiques conventionnelles.

Les scientifiques ont utilisé la diamantane, une structure cage 10 carbones, comme molécule précurseur et bloc de construction pour la polymérisation. Cette molécule a été bromée de part et d'autre de sorte que, lors de l'ajout de nanoparticules de fer, le brome serait extrait et un diradical se formerait. Dans une réaction de polymérisation chimique normale, les radicaux formés abstraireraient l'hydrogène pour les réactions de terminaison, mais :« À notre grande surprise, les radicaux sont persistants et recombinés entre eux à l'intérieur des nanotubes de carbone, " écrivent les auteurs. Et :" En fonction du diamètre intérieur des nanotubes de carbone, l'espèce insérée peut être transformée soit en polymères à chaîne linéaire, soit en carbone amorphe. les structures formées dans les tubes de 1 nm étaient une chaîne polymère de nanodiamondoïdes, qui pourrait être visualisé de manière impressionnante par microscopie électronique.

Pour le dire plus familièrement, les nanotubes de carbone formés remplis du polymère nanodiamondoïde ressemblent à des macaronis remplis de spaghettis. Afin d'extraire le polymère interne, une sonication/extraction en phase solution peut être appliquée, les rapports du groupe. Le grand avantage de la nouvelle méthode est la simplicité et la spécificité de la formation de la chaîne polymère nanostructurée unidimensionnelle. Cette technique attirera certainement l'attention des scientifiques des matériaux.