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Une charge explosive nanostructurée pour synthétiser des nanodiamants

Des chercheurs de l’Institut franco-allemand de Saint-Louis (CNRS / Université de Strasbourg) viennent de mettre au point une nouvelle technique de synthèse de nanodiamants par détonation de charges explosives nanostructurées. Ils obtiennent ainsi des particules ayant des tailles comprises entre 1 et 3 nm, tailles requises pour leur utilisation dans des domaines comme la médecine, la cryptographie ou le durcissement des matériaux. Ce résultat fait l’objet d’un article dans la revue Nature Scientific Reports.

Les nanoparticules de diamant peuvent ou pourront être employées dans des domaines aussi variés que la médecine, la cryptographie, la détection de divers composés ou produits, le durcissement des matériaux, la protection optique voire la pyrotechnie. La plupart de ces domaines requièrent des nanoparticules de plus en plus fines voire de tailles ultimes, de l’ordre de 1 à 2 nm. La synthèse des nanodiamants se fait depuis près de cinquante ans par la détonation d’explosifs microstructurés de type hexolite (hexogène/trinitrotoluène). Cette synthèse, si elle permet des rendements massiques conséquents (12 grammes de nanodiamants pour une charge explosive de l’ordre de 250 grammes), ne permet cependant qu’une très faible production de très petites nanoparticules ayant des tailles comprises entre 1 et 3 nm.

Une équipe du laboratoire Nanomatériaux pour les systèmes sous sollicitations extrêmes de l’Institut franco-allemand de Saint-Louis (CNRS / Université de Strasbourg), spécialisée dans l’étude de la synthèse de nanodiamants par détonation, a associé deux thématiques de recherche dans le but d’élaborer des nanoparticules de diamant les plus fines possible. L’idée a été de passer d’une charge microstructurée (5 à 100 µm) à une charge nanostructurée (50 à 200 nm), grâce à un procédé de nanocristallisation mis au point au laboratoire, et de faire détoner cette charge pour synthétiser des nanodiamants. La question était : la détonation d’une charge nanostructurée induit-elle la synthèse de nanodiamants plus fins que la charge micrométrique ? Et la réponse est : oui.

Ce résultat constitue une première à l’échelle mondiale puisqu’aucune charge nanostructurée n’avait jusqu’à présent été mise en détonation dans le but d’élaborer des nanoparticules de diamants. Ce résultat permettra des avancées majeures dans des domaines très variés. Par exemple, dans le domaine de la transfection médicale, les nanoparticules de diamant peuvent être utilisées en tant que vecteurs de médicaments pour des traitements ciblés de cellules cancéreuses. L’utilisation de nanoparticules de diamant ultrafines apportera également des améliorations significatives pour la réalisation d’objets macroscopiques à ultra hautes performances à partir de la croissance par « Chemical vapor deposition » de nanodiamants déposés sur un support.

Image 1 : explosif sous forme de poudre nano, vue en microscopie à force atomique
Image 2 : charge tirée avec vue de la détonation
Image 3 : nanodiamants, vue en microscopie électronique en transmission

Référence

Vincent Pichot, Benedikt Risse, Fabien Schnell, Julien Mory et Denis Spitzer
Understanding ultrafine nanodiamond formation using nanostructured explosives

Scientific Reports 3, 8 juillet 2013, doi : 10.1038/srep02159

Contact chercheur

Denis Spitzer, Institut franco-allemand de Recherches de Saint-Louis
Courriel : denis.spitzer@isl.eu

Tél. : 03 89 69 50 75

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

8 juillet 2013