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La faculté qu'ont les nanotubes de carbone de se réparer eux-mêmes est dorénavant expliquée et a pu être modélisée en détail. Ces tubes, épais parfois de seulement un nanomètre et longs de quelques microns, figurent parmi les matériaux les plus résistants mais également les plus flexibles connus. Lorsqu'ils présentent une déchirure, provoquée soit par irradiation, soit par application de chaleur ou de contraintes extrêmes, ils sont capables de se "recoudre" eux-mêmes sans laisser aucune trace.
Une nouvelle étude, conduite par des scientifiques de l'université Rice, montre que le phénomène à l'origine de cette "guérison" est la propagation d'une sorte d'équipe de maintenance de carbone glissant. Ce personnel de secours se compose de 10 atomes de carbone disposés en pentagone-heptagone se déplaçant le long du tube, et qui obstruent la fissure produite en éjectant des atomes de carbone et en permutant certaines liaisons sur leur parcours. Les atomes de carbone éjectés peuvent éventuellement être réutilisés ailleurs pour d'autres travaux de réparation (voir la figure).
Le comportement microscopique d'un nanotube de carbone qui présente une fissure
ressemble en quelque sorte au mouvement d'une coccinelle. La déchirure est recousue
par un processus mobile dans lequel une structure particulière se propage le long du tube
La réparation d'autres matériaux basés sur le carbone, comme les protéines ou l'ADN, est beaucoup plus compliquée et laisse habituellement des marques ou d'autres signes à l'endroit de la réparation. Mais l'ingénieur Boris Yakobson de Rice pense que le mécanisme de réparation mis en œuvre dans des nanotubes de carbone pourrait également opérer dans d'autres cas de pavages à deux dimensions, tels que les micelles (réseaux de molécules de surface déployées sur un colloïde) ou les microtubules.
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