Localiser et contrôler la croissance de nanotubes de carbone

Des chercheurs du Georgia Institute of Technology viennent de mettre au point une technique qui permet de contrôler la croissance des nanotubes de carbone ou d'autres structures nanométriques au cours de leur fabrication, qui devrait offrir ainsi la possibilité d'analyser rapidement et systématiquement les effets de modifications des conditions de croissance.


Ainsi, au lieu d'utiliser un four CVD (Chemical Vapor Deposition) traditionnel pour synthétiser les nanotubes, les chercheurs font pousser des paquets de nanotubes en utilisant un micro dispositif chauffant construit sur la pointe d'un AFM (Atomic Force Microscope) installée dans un tube de quartz où l'on fait circuler les gaz précurseurs de la synthèse des nanotubes. Le dispositif chauffant de très petite taille permet de localiser très précisément l'apport de chaleur, et ainsi, de faire croître les nanostructures uniquement aux endroits souhaités. La température de croissance, déterminée par spectroscopie Raman, est de l'ordre de 800°C au niveau du cantilever, mais le reste du dispositif reste à température ambiante, et la durée du processus de croissance est de l'ordre de 15 minutes seulement.

Après l'opération, les chercheurs ont observé le cantilever en microscopie électronique et constaté que les nanotubes poussaient verticalement à partir des zones chauffées. Ils ont également observé que la présence de gradients de température sur le dispositif se traduisait par la croissance de nanotubes de différents types. Comme la fréquence de résonance du cantilever se modifie au cours de la croissance des nanotubes, les chercheurs disposent également d'un moyen de mesurer la masse des structures synthétisées, et ce avec une précision à l'échelle du picogramme.

L'objectif de l'équipe est maintenant de coupler la croissance et la mesure de la masse de matériau produite pour les rendre simultanées et permettre de contrôler la synthèse en temps réel. L'étape suivante sera d'utiliser plusieurs cantilevers en parallèle, et d'en contrôler séparément la température, et pouvoir étudier ainsi simultanément différentes conditions de croissance.