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Accueil > La Recherche > Axes & Equipes > Nanostructures & Spectroscopies > Equipe : Nanomatériaux > Thème : Confinement dans les nanotubes
Transport ionique dans les nanotubes de carbone
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Présentation
Au cours des dernières années, la nanofluidique est devenue un sujet de recherche majeur, stimulé par les progrès de la modélisation théorique et de la fabrication contrôlée des systèmes nanofluidiques.
Parmi les nanocanaux, les nanotubes de carbone monofeuillets (SWCNTs) ont fait l’objet d’une attention particulière en raison de leur structure tubulaire parfaite, de leur rapport d’aspect élevé et de leur paroi lisse, en plus de leurs propriétés mécaniques, électroniques et optiques remarquables. Cependant, des questions importantes demeurent, comme l’influence du confinement extrême de l’eau, du glissement à l’interface lors de l’écoulement ou de la charge de surface encore mystérieuse observée pour les SWCNTs remplis d’eau, ainsi que la dépendance de ces effets à l’environnement des nanotubes et aux interactions ioniques spécifiques.
Pour répondre à ces questions, nous avons développé une méthode de fabrication de dispositifs microfluidiques à base de SWCNTs qui combine simplicité et polyvalence [1]. Nous avons ainsi menée des études de transport d’ions à travers des SWCNTs dans des dispositifs microfluidiques spécialement conçus pour caractériser le nombre, la longueur et les propriétés des SWCNTs incorporés.
Nous avons démontré un transport sélectif de cations à travers des SWCNTs de diamètre inférieur à 2 nm, en contraste frappant avec les constantes de diffusion observées dans les solutions "bulk" [2]. Nous avons aussi montré que les SWCNTs dans le domaine de diamètre de 1,2 à 2 nm peuvent étonnamment présenter une activation de la réponse I-V au dessus d’une tension seuil [3]. Les simulations numériques et la modélisation théorique réalisées dans le cadre de notre projet ANR TRANSION ont montré que (i) la charge de surface et le glissement sont tous deux nécessaires pour modéliser les conductances expérimentales et que (ii) le comportement activé peut être induit par des barrières énergétiques locales qui sont attribuées à des fonctions chimiques aux extrémités des nanotubes.
Enfin, une collaboration a été mise en place avec nos collègues théoriciens J. Palmeri (L2C/ équipe Systèmes complexes et phénomènes non linéaires) et M. Manghi du LPT/IRSAMC (Toulouse). Ces derniers ont développé une approche analytique prenant en compte le glissement de flux, ainsi que les charges de surface fixes et régulées par la solution pour modéliser et rationaliser les données expérimentales de notre groupe et de la littérature [4].
Bibliographie
[1] MRS Advances (2016), 1(28) 2085
[2] MRS Advances (2016), 1(28), 2079
[3] Nanoscale (2017), 9, 11976
[4] Physical Review E (2018), 98, 01260
