Les nanotubes peuvent être utilisés pour beaucoup de choses :circuits électriques, piles, des tissus innovants et plus encore. Les scientifiques ont noté, cependant, que les nanotubes, dont les structures semblent similaires, peut en fait présenter des propriétés différentes, avec des conséquences importantes dans leurs applications. Nanotubes de carbone et nanotubes de nitrure de bore, par exemple, bien que presque indiscernables dans leur structure, peut être différent en ce qui concerne la friction. Une étude menée par SISSA/CNR-IOM et l'Université de Tel Aviv a créé des modèles informatiques de ces cristaux et étudié leurs caractéristiques en détail et observé des différences liées à la chiralité du matériau.

L'étude a été publiée dans Nature Nanotechnologie .

"Nous avons commencé par une série d'observations expérimentales qui ont montré que des nanotubes très similaires présentent des propriétés de friction différentes, avec des intensités allant jusqu'à deux ordres de grandeur, " dit Roberto Guerra, chercheur au CNR-IOM et à l'Ecole Internationale des Hautes Etudes (SISSA) de Trieste, premier auteur de l'étude. "Cela nous a conduit à émettre l'hypothèse que la chiralité des matériaux pourrait jouer un rôle dans ce phénomène." L'étude impliquant également Andrea Vanossi (CNR-IOM) et Erio Tosatti (SISSA), a été menée en collaboration avec l'Université de Tel-Aviv.

Pour les matériaux, tels que ceux utilisés dans l'étude, la chiralité est liée à l'arrangement tridimensionnel de la trame qui forme le nanotube. "Si nous enroulons une feuille de papier ligné autour d'elle-même pour former un tube, l'angle que font les lignes avec l'axe du tube détermine sa chiralité, " dit Guerra. " Dans notre travail, nous avons reconstitué le comportement de nanototubes à double paroi, que l'on peut imaginer comme deux tubes de diamètres légèrement différents, l'un dans l'autre. Nous avons observé que la différence de chiralité entre le tube interne et le tube externe a un effet remarquable sur la forme tridimensionnelle des nanotubes."

Un tube polygonal

"Si nous continuons avec la métaphore du papier, la différence d'orientation entre le treillis du tube intérieur et du tube extérieur détermine dans quelle mesure, et, de quelle manière, des régions planes (faces) le long du tube se formeront", dit Guerra. Pour mieux comprendre ce que l'on entend par "visages", imaginez une section transversale du tube, qui est polygonale plutôt que parfaitement circulaire. "Plus la différence de chiralité est petite, plus les visages sont clairs et évidents", conclut Guerra. Si, cependant, la différence de chiralité devient trop grande, les faces disparaissent et les nanotubes prennent la forme cylindrique classique.

Les faces apparaissent spontanément en fonction des caractéristiques du matériau. Les nanotubes de carbone à double paroi ont tendance à se former avec une plus grande différence de chiralité interne et externe par rapport au nitrure de bore. Par conséquent, le premier conserve généralement une forme cylindrique qui permet moins de friction. Dans d'autres études, Guerra et ses collègues ont l'intention de travailler directement sur la mesure du niveau de friction entre les nanotubes.