Nanostructures carbonées
Stockage d’hydrogène : comment l’hydrogène se lie aux nanocornets de carbone

Depuis la découverte des fullerènes C₆₀ ou buckminsterfullerènes (en l'honneur de Buckminster Fuller, célèbre architecte qui a conçu le dôme géodésique en 1985) par Kroto et coll. , nous savons que le carbone existe à l’état naturel sous des formes allotropiques autres que le diamant et le graphite. Ces agrégats particulièrement stables sont composés de 60 atomes de carbone répartis en 20 hexagones et 12 pentagones formant ainsi une cage sphérique dans laquelle toutes les liaisons sont covalentes et correspondent à des hybridations sp². La surprenante découverte de ces nouvelles structures carbonées sphériques a déclenché un grand enthousiasme et a constitué une incitation à la découverte de nouvelles formes de carbone, en exploitant des techniques hors-équilibre telles que les méthodes d’ablation par arc électrique ou par laser. Les premières tentatives ont abouti à la formation de structures tubulaires à partir d’une méthode de synthèse par arc électrique , quoique ces structures fussent déjà connues . Le matériau résultant est constitué d'un ensemble de tubes nanométriques formés par des feuillets hexagonaux de graphène enroulés. Cette structure est en tout point identique à celle du graphite, où des feuillets de carbone sont disposés les uns sur les autres. En enroulant ce réseau hexagonal sur lui-même , il est alors possible d’obtenir des tubes de géométries diverses. La direction d’enroulement du feuillet de graphène, qui caractérise la géométrie du tube, peut être définie par sa chiralité, qui représente l’orientation des hexagones du feuillet de graphène par rapport à l’axe du nanotube. D’un point de vue mathématique, la chiralité est décrite par un vecteur C_n = m a₁ + n a₂ avec m et n les indices d’Hamada représentant les coordonnées de C_n par rapport au système de vecteurs unitaires (a₁, a₂) du réseau de Bravais du feuillet de graphène . Le type d’enroulement est alors défini par le couple (m, n) et par l’angle de chiralité θ qui est l'angle le plus petit entre l’axe du nanotube et les liaisons carbone-carbone (0 < θ < π/6) (figure ...