Correction : Des nanotubes de carbone aux nanobagues p 166

Terminale spécialité_Thème 1_LES MATERIAUX
Correction d’exercices
M.Meyniel 1/1
Correction : Des nanotubes de carbone aux nanobagues p 166-167 (ASD)
1. Dans la nature, le carbone se trouve sous deux formes cristallines allotropiques : le graphite et le diamant. On trouve
aussi du carbone amorphe dans les suies.
2. Le premier fullerène découvert fût le C60 dont la structure est identique à celle du dôme géodésique construit par
l’architecte américain Richard Buckminster Fuller à Montréal, en 1967. Le nom de fullerènes a été donné en hommage à cet
architecte qui a construit, à grande échelle, ce que la nature a construit à très petite échelle.
Quelques exemples d’applications des fullerènes :
* les nanoballons : améliorer les propriétés des lubrifiants, vectoriser des principes actifs, etc. ;
* les nanotubes : renforcer des fibres de tissus (pour gilets pare-balles, par exemple) ou en remplacement des fibres de
carbone, rendre des surfaces superhydrophobes, comme source d’électrons pour écrans plats flexibles, …
3. Les nanotubes de carbone sont des « molécules » parfaitement apolaire (il n’y a que des atomes de carbone). De
même, la chaine carbonée du tensioactif est également apolaire. Il y a donc une affinité entre ces deux parties. Les liaisons de
Van Der Waals sont responsables de cette attirance.
4. En raisonnant comme précédemment, l’eau est une molécule polaire. La partie hydrophile est également une partie
polaire (autrement dit des atomes d’électronégativité différente). Va se créer une affinité entre ces deux parties. Les liaisons
hydrogène sont responsables de cette interaction.
5. Les molécules tensioactives entourent les nanotubes, leur chaîne hydrophobe étant en contact avec la surface du
nanotube et leur tête hydrophile étant en contact avec l’eau. Il se forme alors de petits agrégats de nanotubes de carbone,
entourés de molécules tensioactives, en suspension dans le solvant aqueux.
6. Le rôle des groupements photo-réactifs est de permettre la polymérisation (de se lier entre elles) des différentes
molécules tensioactives sous l’action des UV.
7. La réticulation est la formation de réseaux tridimensionnels entre des molécules à longue chaîne.
On parle de « réticulation des molécules tensioactives », car ces molécules ont de longues chaînes dans lesquelles sont
intégrés des groupements photo-réactifs qui, sous l’effet d’un rayonnement UV, vont se lier les uns aux autres, entre molécules
voisines, de façon à créer un réseau tridimensionnel.
Autrement dit, les tensioactifs sont reliés au nanotube mais sont également reliés entre eux.
8. Une électrophorèse est une technique permettant de séparer des molécules.
Lorsque les nanotubes de carbone sont placés dans un champ électrique, les têtes polaires des molécules tensioactives
se déplacent le long du tube selon le sens du champ électrique.
9. Les nanobagues sont biocompatibles si les molécules tensioactives qui les constituent le sont. Or, les acides gras sont
des molécules tensioactives biocompatibles. Les nanobagues d’acides gras sont donc biocompatibles.
10. Les nanobagues sont de petits cylindres dont la partie intérieure (le coeur) est constituée des chaînes carbonées des
molécules tensioactives. Par conséquent, le coeur est hydrophobe. La partie extérieure des bagues constituée des têtes
hydrophiles est donc aussi hydrophile.
11. Si des principes actifs hydrophobes sont intégrés au coeur hydrophobe des nanobagues, celles-ci peuvent les amener
jusqu’à l’organe cible. La coque hydrophile, qui « habille » le principe actif hydrophobe, permet de faire circuler ce principe actif
dans les liquides biologiques, qui sont des solutions aqueuses.