Nanotubes de carbone dopés et fonctionnalisés :Apport du couplage des spectroscopies vibrationnelles et de la spectroscopie d’absorption des rayons X

Les nanotubes de carbone monofeuillets ont des propriétés électroniques particulières : Ils sont métalliques ou semi conducteurs suivant le type d’enroulement du plan de graphène sur lui-même conduisant au tube. Si les applications potentielles liées à ces propriétés suscitent un grand intérêt de la communauté scientifique, celles-ci sont limitées par le mélange des différents types de tubes, en terme de diamètre et hélicité des feuillets, dans les échantillons macroscopiques. Ainsi, un effort important et jamais démenti porte sur le domaine de la synthèse afin de produire des formes dérivées variées de nanotubes aux propriétés électroniques modifiées et contrôlées (fonctionnalisation de surface, intercalation, remplissage, dopage par des hétéroatomes. . . ). Parmi les différentes solutions envisagées le dopage est une des voies les plus explorées. Le terme dopage est utilisé de façon assez vaste. Il est utilisé à la fois pour décrire : 1) l’intercalation /insertion d’atomes ou de molécules, donneurs ou accepteurs d’électrons, dans la structure en faisceaux des tubes avec existence d’un transfert de charge tube-dopant. 2) la substitution d’un atome de carbone par un hétéroatome tels que l’azote ou le bore. Je présenterai dans ce séminaire l’apport du couplage de la spectroscopie d’absorption des rayons X et des spectroscopies vibrationnelles (infrarouge et Raman) pour l’étude des nanotubes de carbone dopés et fonctionnalisés. En particulier, les résultats obtenus par EXAFS et spectroscopie Raman sur les nanotubes intercalés à l’iode (dopage p) et au rubidium (dopage n) seront interprétés en les comparant à des résultats de simulations pour différentes hypothèses d’intercalation. Par ailleurs, j’illustrerai l’apport de la spectroscopie NEXAFS couplée à la spectroscopie infrarouge dans l’étude des nanotubes dopés avec des hétéroatomes et fonctionnalisés.