Aujourd'hui, nous allons parler d'une structure moléculaire qui est utilisée dans le monde de la physique et qui a de grandes applications. Il s'agit de la fullerènes. Et c'est la troisième structure moléculaire la plus stable du carbone connue aujourd'hui. Il peut prendre une forme sphérique, elliptique, tubulaire ou annulaire. Il a été découvert presque accidentellement en 1985.
Dans cet article, nous allons vous parler de toutes les caractéristiques, découvertes et applications des fullerènes.
Caractéristiques principales
Les fullerènes ont été découverts par des scientifiques Harold Kroto, Robert Curl et Richard Smalley en 1985 aux États-Unis. Ils ont été découverts presque accidentellement mais leur ont permis de recevoir le prix Nobel de chimie en 1996. Le brevet a été déposé en 1990 et publié par la suite. Ce sont de nouvelles structures, des molécules de carbone très stables. En fait, ils sont connus comme la troisième forme moléculaire connue de carbone la plus stable après le diamant et le graphite.
Les fullerènes ont évolué à la suite d'une expérience menée avec des molécules de carbone. Le brevet qui a été créé se réfère à la première méthode pour produire des quantités de la substance est allée à la découverte de la substance elle-même. Ce qui a été tenté de breveter était la façon de créer en grande quantité en fullerène pour en profiter.
Cette année-là, diverses expériences ont été menées. À l'Université Rice de Houston, Harold Kroto de l'Université de Southampton et Richard Smalley et Robert Curl de Rice, ont mené une expérience basée sur la tentative de simuler toutes les conditions dans lesquelles elles se produisent près de la surface d'une étoile. L'objectif de cette expérience était de savoir comment de grosses molécules se forment dans l'espace. Pour ce faire, ils ont tiré un faisceau laser intense sur une surface de carbone en présence d'hélium gazeux. Initialement, il a été testé avec de l'hydrogène et de l'azote mais finalement uniquement avec de l'azote.
Une fois le faisceau laser mélangé à la surface du carbone en présence d'hélium, il était possible d'observer comment le carbone gazeux se combinait avec l'hélium pour former des amas. Le gaz a dû être refroidi à près de zéro absolu afin d'effectuer une analyse spectrale des amas. Ils se sont avérés être C60, ce qui signifie que il y a 60 atomes de carbone dans une seule molécule. À cette époque, les scientifiques n'avaient rien vu de tel. Et c'est qu'il s'agit d'une structure sphérique qui rappelle la voûte géodésique de Buckminster Fuller, d'où le nom de fullerènes.
Applications des fullerènes
Comme ils sont incapables de recréer le fullerène sur un ordinateur, ils ont dû recourir au papier, aux ciseaux et au ruban adhésif. C'est ainsi que ce composé est baptisé comme fullerènes. Nous savons que les atomes de carbone ils se combinent entre eux et peuvent se rejoindre pour former de longues chaînes de polymère. Ces polymères sont fréquemment utilisés dans des produits tels que des gobelets et des bouteilles en plastique.
L'une des propriétés les plus étranges des fullerènes est que certains d'entre eux ont des électrons des atomes qui sont dé-localisés. On peut dire que le comportement de ces électrons est comme s'ils ne se rendaient pas compte qu'ils faisaient partie de la structure du carbone. Cela signifie qu'avec ce type de comportement, il est possible d'ajouter plus facilement d'autres atomes pour construire des supraconducteurs ou des isolants. Après la création du brevet, de nombreux rapports ont été rédigés sur les fullerènes et les possibilités qu'ils offrent.
Bien que ces composés soient encore assez nouveaux, les scientifiques proposent différentes idées qui semblent alterner la structure des fullerènes pour former de fines fibres creuses qui possède 200 fois la résistance à la traction de l'acier. Il semble que l'une des utilisations du fullerène soit de former de minuscules pincettes pour collecter des groupes de molécules ou des conteneurs qui servent à transporter de minuscules quantités de médicaments ou de boucliers contre la radioactivité. Il peut également être transformé en cages qui servent à contenir certaines molécules qui permettent à d'autres de plus petite taille de passer à travers. Si d'autres types d'atomes sont ajoutés, des qualités particulières peuvent être obtenues, comme la mesure de la résistance électrique.
Propriétés des fullerènes
Ce sont des structures creuses qui peuvent se former dans la nature à la suite d'incendies ou de foudre. Si nous les analysons physiquement, nous voyons qu'ils se présentent sous forme de poudre jaune. Son signe scientifique est C60 et fait référence au nombre d'atomes de carbone dans la même molécule. Ils sont susceptibles de se déformer mais retrouvent leur forme d'origine lorsque la pression à laquelle ils sont soumis commence à diminuer.
L'avantage des fullerènes et la nécessité de se faire breveter est qu'ils sont très résistants. Et c'est que pour détruire ces particules, des températures supérieures à 1000 degrés sont nécessaires. Ces températures ne sont pas facilement réalisables au quotidien. En ayant une forme fermée et symétrique, il offre une grande résistance à la pression. Il est capable de résister à des pressions de 3000 atmosphères.
Parmi les propriétés des fullerènes, nous voyons leurs propriétés lubrifiantes. La capacité de lubrification est donnée par les faibles forces intermoléculaires. Ses molécules peuvent se condenser pour former un solide avec des liaisons plus stables et plus faibles. Ce solide est connu sous le nom de fullerite. Si nous exposons les fullerènes à des températures très basses, nous voyons qu'ils sont capables de sublimation sans perdre les sphères. Ses molécules sont très électronégatives et forment des liaisons avec des atomes qui donnent des électrons.
On peut en conclure que les fullerènes sont de nouveaux matériaux qui génèrent des systèmes fortement corrélés deux et qui suscitent un grand intérêt dans la communauté scientifique. Surtout ce l'intérêt est focalisé du point de vue de la supraconductivité. Poursuivre constamment toutes les recherches sur ces matériaux peut améliorer les technologies actuelles pour produire des matériaux utiles pour l'avenir.
Comme vous pouvez le voir, en science, des matériaux très intéressants peuvent être découverts à la suite d'erreurs ou de la poursuite d'objectifs différents. J'espère qu'avec ces informations, vous pourrez en savoir plus sur les fullerènes et leurs caractéristiques.