Japon

Sumio Iijima

Prix Balzan 2007 pour la nanoscience

Pour sa découverte des nanotubes de carbone et notamment pour la découverte des nanotubes de carbone monoparois et pour l’étude de leurs propriétés.

Les nanosciences étudient les propriétés physiques et chimiques de matériaux caractérisés par une structure à l’échelle d’un ou de quelques nanomètres (un nanomètre correspond à un millionième de millimètre). A cette échelle, correspondant à une dimension de quelques atomes, les effets quantiques deviennent importants et conduisent à des propriétés inattendues et intéressantes sur le plan technologique. Parmi les nombreuses structures étudiées ces vingt ou trente dernières années, les nanotubes de carbone se sont montrés les plus prometteurs; on les étudie actuellement dans de nombreux laboratoires de recherche dans le monde entier et ils ont déjà trouvé de multiples applications techniques très intéressantes.

La paroi des nanotubes de carbone est faite d’un ou plusieurs feuillets d’atomes de carbone arrangés en réseau hexagonal. Le diamètre des tubes peut ne mesurer qu’un nanomètre, mais leur longueur peut atteindre des dimensions macroscopiques, quelques millimètres ou plus. Sumio Iijima a découvert les nanotubes en 1991. Les variétés les plus intéressantes sont les nanotubes monoparois, que Sumio Iijima a découverts en 1993 et pour lesquels il a également développé des méthodes de fabrication.

Les nanotubes présentent d’intéressantes propriétés mécaniques: ils sont à la fois très résistants le long de leur axe et très flexibles. Les propriétés mécaniques, électriques et thermiques des nanotubes dépendent d’une part de leur diamètre et d’autre part de la façon dont la surface hexagonale est enroulée: elle peut être droite ou présenter un biais (skew) qui lui confère une structure hélicoïdale (hélicité du nanotube). Les nanotubes ont également de grandes propriétés électriques: selon leur degré d’hélicité, les nanotubes peuvent être des semiconducteurs ou d’excellents conducteurs.

On étudie et on développe actuellement de nombreuses applications possibles des nanotubes. Parmi celles-ci on trouve des matériaux renforcés par des nanotubes, légers et résistants, tels que des fibres de carbone renforcées aux nanotubes, qui connaissent déjà des applications dans des domaines spécialisés. On trouve également des composants électroniques à base de nanotubes, tels que des diodes et des transistors, des films transparents et conducteurs, des électrodes pour des “super-condensateurs”, des électrodes pour écrans. La liste de ces applications est déjà longue et s’allonge sans cesse.

Sumio Iijima est directeur du Research Center for Advanced Carbon Materials au National Institute of Advanced Industrial Science and Technology de Tsukuba et professeur au Department of Materials Science and Engineering à la Meijo University de Nagoya.