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Accueil du site > Transformation de chaînes de molécules confinées en un nanotube de carbone

PROPOSITION DE SUJET DE THESE
Années 2009-2012

Nom Laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides

Code d’identification CNRS : UMR8502

Nom des responsables de la thèse : Pascale Launois, Julien Cambedouzou

Téléphone : 01 69 15 60 56 ou 60 51 e-mail : launois@lps.u-psud.fr, cambedouzou@lps.u-psud.fr

Lieu de la thèse : Batiment 510, Centre Universitaire, 91405 ORSAY

page web : http://www.lps.u-psud.fr/spip.php?a...

Lieu de la thèse : Laboratoire de Physique des Solides + séjours grands instruments pour certaines expériences ou à l’étranger dans le cadre de collaborations (Japon pour fullerènes@nanotube et UK pour ferrocènes@nanotube)

 

TITRE : Transformation de chaînes de molécules confinées en un nanotube de carbone

 

Projet scientifique :

L’étude des phases insérées dans les nanotubes de carbone revêt un grand intérêt car elles représentent un système modèle de cristaux uni-dimensionnels, avec des propriétés structurales et dynamiques originales [1,2]. Par ailleurs, les nanotubes biparois, qui peuvent être considérés comme formés d’un nanotube inséré dans un autre, sont très étudiés depuis quelques années car ils présentent des avantages par rapport aux nanotubes monoparois, en terme de stabilité par exemple, et parce qu’ils pourraient être d’intéressantes nano-machines ou les connecteurs de l’électronique de demain [3]. Les deux sujets se rejoignent quand on chauffe à haute température les nano-systèmes molécules@nanotube, la chaîne moléculaire se transformant en un tube interne !

L’objet de la thèse est l’étude et la compréhension des mécanismes de transformation pour différentes molécules en fonction de la température mais aussi de la pression (domaine encore inexploré). On étudiera deux types de molécules insérées : les fullerènes (molécules sphériques C60 et ellipsoïdales C70) et le ferrocène ((C5H5)2Fe, où le fer est pris en sandwich entre deux anneaux de carbone). La transformation des peapods C60@nanotubes en nanotubes biparois a déjà fait l’objet d’études qui ont montré que les molécules coalescent (sans se dissocier préalablement) pour former un nanotube interne. Des questions encore ouvertes sur le mécanisme de coalescence devraient être résolues par des études de diffraction des rayons X in-situ réalisées lors de la thèse. Ces études seront complétées par celles sur un autre « peapod » construit à partir d’une autre molécule de la famille des fullerènes, C70, dont la transformation tube biparoi a encore très peu été étudiée. Une vision claire de la formation d’un nanotube à partir des fullerènes sera ainsi obtenue. Il a de plus été montré très récemment que les ferrocènes encapsulés se transformaient aussi en nanotube [3]. Le mécanisme de la transformation n’est pas connu mais pourrait être tout à fait différent d’un mécanisme de coalescence sans dissociation, avec éventuellement un rôle catalytique du fer. L’objectif de la thèse, au-delà de la compréhension du mécanisme de transformation des molécules confinées et de l’étude détaillée de la structure du nanotube biparoi obtenu selon la molécule de départ, est la maîtrise de la structure du nanotube double-paroi, qui présente un intérêt technologique indéniable. [1] M. Chorro, J. Cambedouzou et al., Europhys. Lett. 79, 56003 (2007) [2] S. Rols, J. Cambedouzou et al., Phys. Rev. Lett. 101, 065507 (2008) [3] R. Pfeiffer et al., Topics Appl. Physics 111, 495 (2008)