En utilisant une puissante force électrique émise par une bobine Tesla, les scientifiques de l’Université Rice ont fait que des nanotubes de carbone se sont auto-assemblés pour former un circuit reliant deux LEDs et ont ensuite utilisé de l’énergie à partir de ce même champ pour les alimenter électriquement. Selon les chercheurs, la manipulation de la matière à cette échelle n’a jamais été observée et ils ont baptisé ce phénomène de déplacement et d’assemblage des nanotubes à distance, la « Teslaphorésis », ou la «Teslaphorèse»
En un clin d’œil à la technique d’électrophorèse, une méthode utilisée dans les laboratoires pour séparer des macromolécules en utilisant une charge appliquée afin de déplacer les protéines, le surnom Teslaphoresis fait référence à une capacité similaire pour déplacer la matière à distance avec des champs électriques avec des bobines Tesla.
« Les champs électriques ont été utilisés pour déplacer les petits objets, mais seulement sur des distances ultracourtes», explique le chimiste de la Rice University, Paul Cherukuri. « Avec la Teslaphorèse, nous avons la capacité de développer massivement des champs de force pour déplacer la matière à distance. C’est un phénomène étonnant de regarder ces nanotubes qui prennent vie et s’assemblent eux-mêmes en fils de l’autre côté de la pièce. »
Pour réaliser cet exploit, les chercheurs ont utilisé une antenne attachée à une bobine Tesla pour produire un champ de force à haute tension qui a été projeté dans l’espace ouvert. Comparé par l’équipe à un rayon tracteur, le processus fonctionne en faisant osciller des charges positives et négatives à distance dans chacun des milliers de nanotubes de carbone à paroi unique placés dans le champ, ce qui entraine alors leur assemblage. D’une durée suffisamment longue pour être utilement utilisé à une échelle macro, le plus long fil jusqu’à présent créé est d’environ 15 cm de long.
Capable d’aligner les nanotubes à des distances allant jusqu’à plusieurs mètres de la bobine, la bobine Tesla redessiné par l’équipe est en mesure de créer un très puissant champ de force sur des distances beaucoup plus grandes que vues précédemment, tout comme alimenté les LED intégrés dans les circuits formés. L’équipe pense que cette capacité pour les nanotubes de carbone à s’auto-assembler en longues rangées parallèles pourrait permettre à la Teslaphorèse d’être utilisée efficacement dans l’avenir pour diriger l’auto-assemblage à une micro-échelle pour produire des objets macroscopiques.
Nikola Tesla, qui a inventé sa bobine vers 1891 pour produire des champs électriques à courant alternatif à haute tension et à courant faible, avait souvent joué avec différents moyens de fournir de l’énergie électrique sans fil, mais n’aurait eu idée qu’un dérivé de son invention, un jour pourrait être utilisé pour aider à l’auto-assemblage de la matière. Même Paul Cherukuri, qui a bricolé avec des bobines Tesla étant adolescent, n’a pas vu les possibilités jusqu’à ce que son équipe commence à expérimenter des champs Tesla et des nanoparticules.
«Je l’aurais jamais pensé, en tant qu’adolescent de 14 ans construisant des bobines, que cela allait être utile un jour», dit-il.
Compte tenu de leurs propriétés électriques et mécaniques, l’équipe a vu des nanotubes comme un matériau évident pour faire le premier test, en particulier compte tenu du travail préventif de l’Université Rice, où leur processus de production de nanotube de carbone à paroi unique sur mesure a été inventé (et employé utilement dans une gamme de produits, y compris les étiquettes RFID imprimées en jet d’encre). Toutefois, les chercheurs croient que beaucoup d’autres nanomatériaux pourraient être assemblés en utilisant leur processus de Teslaphorèse.
Pour aider à étudier et améliorer les effets sur d’autres matières, et à de plus grandes distances, des systèmes plus importants sont actuellement en développement, où des surfaces à motifs et plusieurs systèmes de bobines Tesla sont étudiés pour aider à produire des circuits auto-assemblés plus complexes à partir d’autres particules de taille nanométrique.
http://news.rice.edu/2016/04/14/nanotubes-assemble-rice-introduces-teslaphoresis/
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b02313
