Fullerène 23377 31471997 2008-07-10T16:12:22Z Zorrobot 179160 robot Ajoute: [[da:Fulleren]] [[Image:Fullerene-C60.png|thumb|right|210px|Exemple de fullerène]] Les '''fullerènes''' sont des [[molécule]]s composées de [[carbone]] et pouvant prendre la forme d'une [[sphère]], d'un [[ellipsoïde]], d'un tube ou d'un anneau. Ils sont similaires au [[graphite]], qui est composé de feuilles d'anneaux hexagonaux liés, mais contiennent des anneaux pentagonaux, et parfois heptagonaux, ce qui empêche la feuille d'être plate. Les fullerènes tubulaires sont appelés [[nanotube]]s. Les fullerènes ont été découverts en [[1985]] par [[Harold Kroto]] ([[Université de Sussex]]), [[Robert Curl]] et Richard Smalley ([[Université Rice]] à [[Houston]]). Cette découverte leur valut le [[prix Nobel]] de Chimie en [[1996]]. Kroto ''et al''. voulaient mieux comprendre les mécanismes de formation des longues chaînes de carbone dans l'[[vide|espace interstellaire]]. A cette fin, ils vaporisent un disque de graphite par ablation [[laser]] et mettent en évidence l'existence d'agrégats particulièrement stables contenant 60 [[atome]]s de carbone. Pour qu'un fullerène soit stable, les anneaux pentagonaux ne doivent pas être adjacents. D'une façon générale, on définit les fullerènes C<sub>2n</sub> comme étant des structures fermées composées de (2n-20)/2 [[hexagone]]s et de 12 [[pentagone (figure)|pentagone]]s. La plus petite molécule [[sphère|sphérique]] répondant à cette définition est le C<sub>60</sub>, dont les atomes sont aux sommets d'un [[icosaèdre tronqué]]. C'est également le fullerène le plus fréquent. Il est appelé ''Buckminsterfullerène'' en l'honneur de [[Buckminster Fuller]], architecte célèbre qui a inventé le [[Géode|dôme géodésique]]. Comme la structure du C<sub>60</sub> est identique à celle d'un ballon de [[football]], avec 12 pentagones et 20 [[hexagone]]s, chaque sommet correspondant à un atome de carbone et chaque côté à une [[liaison covalente]], on l'appelle aussi footballène. == Prédiction et découverte == Dans des expériences de faisceau moléculaires, des pics discrets furent observés, correspondant aux molécules avec la masse exacte de 60 ou 70 ou plus d’atomes de carbone. En [[1985]], [[Harold Kroto]] (alors de l’université de Sussex, travaillant maintenant à l’Université d’Etat de Floride), [[James R. Heath]], [[Sean O’Brien]], [[Robert Curl]] et [[Richard Smalley]], de l’Université de Rice, découvrirent le C60, et rapidement après cela découvrirent les fullerènes. Kroto, Curl et Smalley furent récompensés du [[Prix Nobel de Chimie]] en [[1996]] pour leurs rôles dans la découverte de cette classe de composés. C60 et d’autres fullerènes furent plus tard observés en dehors des laboratoires (par exemple la suie de bougie). En [[1991]], il fut facile de produire des extraits de la taille du gramme de poudre de fullerène en utilisant les techniques de [[Donald Huffman]] et [[Wolfgang Krätschmer]]. La purification du fullerène reste un défi pour les chimistes et détermine largement le prix du fullerène. Les fullerènes endohédrales par exemple ont dans leur cage d’atomes des ions et des petites molécules incorporés. Le fullerène a un réactif inhabituel dans beaucoup de réactions organiques comme la [[réaction de Bingel]] découverte en 1993. D’infimes quantités de Buckminsterfullerènes, sous la forme de molécules C60, C70, C76 et C84 sont produites dans la nature, cachés dans la suie et formés par des décharges électriques dans l’atmosphère. Récemment, les Buckminsterfullerènes furent trouvés dans une famille de minéraux connus sous le nom de Shungites en [[République de Carélie]], en Russie. L’existence du C60 avait été prédite par [[Eiji Osawa]], de l’Université de Technologie de Toyohashi en [[1970]]. Il avait remarqué que la structure de la molécule de corannulène était un sous-ensemble d’une forme de ballon de football, et il fit l’hypothèse qu’une forme entière de ballon pourrait exister. Son idée fut reprise dans des journaux japonais, mais n’atteignit pas l’audience européenne ou américaine. == Dénomination == Le [[Buckminsterfullerène]] (C60) fut ainsi nommé d’après le nom [[Richard Buckminster Fuller]], un [[architecte]] renommé qui popularisa le dôme géodésique ([[Géode]]). Comme les Buckminsterfullerènes avaient la même forme que celle du dôme, le nom fut considéré pertinent. Comme la découverte de la famille des fullerènes vint après celle du Buckminsterfullerène, le nom fut raccourci pour illustrer que ce dernier est un type de fullerène. Pour une illustration de dômes à structure géodésique, voici quelques exemples : la [[Biosphère (Montréal)]], l’[[Eden Project]], le [[jardin botanique du Missouri]], le centre scientifique [[TELUS]] à [[Vancouver]], le [[Mitchell Park Horticultural Conservatory]], le [[Gold Dome]] à [[Oklahoma City]], le [[Tacoma Dome]] et le [[Spaceship Earth]] de World Disney. == Variations == Depuis la découverte des fullerènes en 1985, les variations structurelles des fullerènes découvertes vont bien au-delà des fragments eux-mêmes. Par exemple : * Buckyballs : le plus petit est le C20 et le plus commun est le C60 ; * Nanotubes : tubes creux de très petites dimensions, ayant une ou plusieurs parois, avec des applications potentielles dans l’industrie électronique ; * Mégatubes : plus grands en diamètres que les nanotubes et ayant des parois de différentes largeurs, pouvant être utilisés pour le transport de variétés de molécules de différentes tailles ; * Polymères : chaîne, les polymères à deux ou trois dimensions sont formées sous haute pression à des températures élevées ; * Nano « oignons » : particules sphériques basées sur de multiples strates de carbone entourant un cœur de buckyball, proposés comme lubrifiants ; * Dimers liant ‘chaîne’ et ‘balle’ : deux buckyballs liées par une chaîne de carbone ; * Anneaux de fullerènes. == Buckyballes == === Buckminsterfullerène === Le Buckminsterfullerène (le nom IUPAC (C60-Ih)[5,6] fullerène) est la plus petite molécule de fullerène dans laquelle deux pentagones partagent un côté (ce qui peut être déstabilisateur, cf pentalène). C’est le plus commun en termes d’occurrence naturelle, puisqu’on peut le trouver dans la suie. La structure du C<sub>60</sub> est un Icosaèdre tronqué (T=3), qui ressemble à un ballon de football fait de 20 hexagones et de 12 pentagones, avec un atome de carbone au sommet de chaque polygone et une liaison à chaque côté du polygone. Le diamètre Van der Waals de la molécule de C<sub>60</sub> est d’environ un nanomètre (nm). Le diamètre du nucléus de la molécule C<sub>60</sub> est d’environ 0,7 nm. La molécule C<sub>60</sub> a une longueur de [[liaison chimique]] de deux. La liaison annuaire 6:6 (entre deux hexagones) peut être considérée comme une [[liaison covalente]] et sont plus courtes que les liaisons 6:5 (entre un hexagone et un pentagone). === La buckyballe de [[bore]] === Un nouveau type de buckyballe utilisant les atomes de bore au lieu du carbone habituel avait été prédit par des chercheurs de l’Université de Rice. La structure B-80 est supposée être plus stable que celle du C<sub>60</sub> . Une des raisons avancées par les chercheurs est que le B-80 est en fait plus proche de la structure du dôme géodésique popularisé par Buckminster Fuller et utilise des triangles plutôt que des hexagones. === Variété de buckyballes === Un autre buckminsterfullerène commun est le C<sub>70</sub> , mais des fullerènes avec 72, 76, 84 et même jusqu’à 100 atomes de carbone peuvent être facilement obtenus. En termes mathématiques, la structure d’un fullerène est un [[polyèdre]] convexe trivalent avec des faces pentagonales et hexagonales. En [[Théorie des graphes]], le terme fullerène fait référence à tout [[Graphe planaire]] régulier-3 avec toutes les faces d’une taille de 5 ou 6 (y compris la face externe). Cela correspond à la [[caractéristique d'Euler]] concernant les polyèdres, |V|-|E|+|F| = 2, (où |V|, |E|, |F| indiquent le nombre de sommets, côtés et faces), c'est-à-dire qu’il y a exactement 12 pentagones dans un fullerène et |V|/2-10 hexagones. Le plus petit fullerène est le dodécahédron, C<sub>20</sub> . Il n’y a pas de fullerènes avec 22 sommets. Le nombre de fullerènes C<sub>2n</sub> augmente avec n=12, 13, 14, etc. en proportion à n9. Par exemple, il y a 1812 fullerènes non-isomorphiques C<sub>60</sub> . Une forme de C<sub>60</sub> , un buckminsterfullerène icosahédron tronqué, n’a pas de paire de pentagones adjacents (le plus petit fullerène de ce type). Il y a 214 127 713 fullerènes non-isomorphiques C<sub>200</sub> , 15 655 672 qui n’ont pas de pentagones adjacents. == Diffraction du fullerène == En [[1999]], des chercheurs de l'[[Université]] de [[Vienne (Autriche)|Vienne]]<ref>''Wave-particle duality of C60'' M. Albert T, M. Arndt , O. Nairz, [[Julian Voss-Andreae|J. Voss-Andreae]], C. Keller, G. van der Zouw, A. Zeilinger, ''Nature'' 401, 680-682, [[14 octobre]] [[1999]]</ref> montrent que la [[dualité onde-particule]] s'applique également à des macro-molécules telles que le fullerène. == Notes == {{reflist}} == Voir aussi== * [[Nanotechnologie]] * [[Nanomatériau]]x * [[Nanotube]] == Liens externes == * [http://www.quantum.univie.ac.at/research/matterwave/c60/index.html Diffraction and Interference with Fullerenes: Wave-particle duality of C60] (Université de Vienne) {{Commons|Category:Fullerenes|les Fullerènes}} {{portail chimie}} [[Catégorie:Nanomatériau]] [[Catégorie:Composé organique]] [[Catégorie:Carbone]] <!--[[Categoría:Química inorgánica]] [[Categoría:Química orgánica]] [[Categoría:Alótropos]] [[Categoría:nanotecnología]]--> [[ca:Ful·lerè]] [[cs:Fullereny]] [[da:Fulleren]] [[de:Fullerene]] [[el:Φουλερένιο]] [[en:Fullerene]] [[eo:Fulereno]] [[es:Fulereno]] [[fi:Fullereeni]] [[he:פולרן]] [[hu:Fullerén]] [[it:Fullerene]] [[ja:フラーレン]] [[lmo:Fülereen]] [[lv:Fullerēns]] [[nl:Fullereen]] [[no:Fulleren]] [[pl:Fulereny]] [[pt:Fulereno]] [[ro:Fulerenă]] [[ru:Фуллерены]] [[simple:Fullerenes]] [[sk:Fullerén]] [[su:Fullerin]] [[sv:Fulleren]] [[th:ฟูลเลอรีน]] [[uk:Фулерени]] [[zh:富勒烯]]