On dénombre plusieurs types différents de nanotubes de carbone à la fois dans leur structure et dans leurs propriétés (nanotubes simple ou multi-parois, conducteurs ou semiconducteurs, etc.), et on ne dispose pas actuellement de méthode de synthèse sélective qui permette d'obtenir un type unique de molécules.
Struture d'un nanotube comparée à d'autres structures en carbone
Pourtant, le développement industriel d'applications qui exploitent les propriétés exceptionnelles des nanotubes de carbone dépend fortement de la possibilité de produire ces matériaux de manière contrôlée, que ce soit directement par synthèse ou bien par des techniques de tri sélectif. Ainsi, leur utilisation dans des dispositifs électroniques requiert que l'on sache séparer les nanotubes de type semi-conducteur de ceux de type métalliques, alors qu'à ce jour aucune méthode efficace ne permet de le faire.
Les travaux menés actuellement à Rice University par l'équipe du Carbon Nanotechnology Lab fondée par le prix Nobel Rick Smalley pourraient bien permettre d'apporter une solution à ce problème. Ces chercheurs proposent une méthode qui permet de trier les nanotubes en fonction de leur diamètre au moyen d'un champ électrique.
Le procédé s'appuie sur le fait que la constante diélectrique d'un nanotube dépend directement de son diamètre: ainsi, en appliquant un champ électrique à une solution de nanotubes en écoulement dans un réacteur, les chercheurs peuvent, d'une part, piéger les molécules métalliques sur les parois et, d'autre part, contrôler le niveau de profondeur où flottent les espèces semiconductrices en fonction de leur diamètre, les plus petits diamètres (de plus forte constante diélectrique) se trouvant plus profond.
En jouant sur les vitesses d'écoulement de la solution et, notamment, en créant un gradient de vitesse en profondeur, ils ont pu ainsi séparer des solutions trois fois plus concentrées en nanotubes de petit diamètre que de grand diamètre et vice versa. La validité du principe étant maintenant démontrée, il reste à optimiser la méthode pour en améliorer l'efficacité et en faire un procédé applicable à une production de masse. Ces résultats seront publiés prochainement dans le Journal of the American Chemical Society.