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But en or pour les fullerènes

Quel est le point commun entre Zizou et les scientifiques Robert Curl, Harold Kroto et Richard Smalley, tous trois prix Nobel de chimie ? Réponse : les icosaèdres tronqués ! Cette forme géométrique est en effet celle des ballons de football, mais aussi de molécules très particulières, constituées uniquement de carbone, appelées fullerènes…

La molécule de fullereneLa molécule de buckminsterfullerène c'est aussi : 20 hexagones, 12 pentagones... comme le ballon de football !
© Rensselaer Polytechnic Institute

Les joueurs de football ne le savent peut-être pas, mais le ballon dans lequel ils tapent tous les week-ends est ce qu'on appelle en géométrie un icosaèdre tronqué. Cette forme bien particulière est un assemblage d'hexagones et de pentagones arrangés de manière sphérique. Ce que l'on nomme à tort le "ballon rond" possède en fait 32 faces, réparties entre 20 hexagones et 12 pentagones. C'est un très bon compromis entre aérodynamisme, grâce à l'aspect sphérique, et réactivité, notamment pour appliquer des effets et contourner par exemple un mur. Mais quand les Anglais ont créé le ballon sous sa forme moderne, à la fin du XIXe siècle, ils ne se doutaient pas que la Nature connaissait l'icosaèdre tronqué depuis toujours !

Il existe en effet une molécule qui possède exactement la même forme caractéristique, dont la formule chimique est C60. Composée uniquement d'atomes de carbone, cette molécule a été découverte il y a vingt ans à peine, et par le plus grand des hasards... À la fin des années 70, les scientifiques Robert Curl, Harold Kroto et Richard Smalley ont observé dans les nuages froids interstellaires une famille quasi-inconnue de molécules, appelées cyanopolyynes ; quelques années plus tard, ils ont émis l'hypothèse qu'elles étaient fabriquées par les "étoiles à carbone", les géantes rouges. Voulant percer le secret de leur fabrication, ils ont tenté de reproduire les conditions qui règnent au sein de telles étoiles. Mais au lieu de créer les molécules recherchées, ils ont obtenu, en 1985, du C60 ! Ils ont très vite émis l'hypothèse que cette molécule avait la forme d'un ballon de football, en 10 millions de fois plus petit ! Chose confirmée par d'autres scientifiques en 1990. Ce qui est encore plus étonnant, c'est qu'après avoir cherché à comprendre d'où venaient ces molécules, on a découvert qu'il suffisait d'allumer une bougie pour en obtenir en abondance !

Le C60 fait partie de la famille des fullerènes, baptisés ainsi en l'honneur de Buckminster Fuller (le C60 est d'ailleurs appelé le buckminsterfullerène), l'architecte qui a créé le dôme géodésique pour l'exposition universelle de Montréal en 1967. On les appelle aussi - évidemment ! - les footballènes. Cette famille de molécules compte de nombreux représentants, parmi lesquels le C20, le C70, le C540… Toutes ne se trouvent pas dans la Nature, mais elles sont chacune étudiées de près par les scientifiques. A partir de fullerènes, on peut en effet construire des nanotubes. Ces minuscule tubes (leur diamètre est compris entre 1 et 10 milliardièmes de mètre pour une longueur de l'ordre du millimètre) sont dotés de propriétés remarquables, notamment mécaniques et électriques, qui intéressent particulièrement les chercheurs.

Les fullerènes, qui sont seulement la troisième forme connue de carbone pur, après le diamant et le graphite, sont semble-t-il promis à un bel avenir. Mais pour l'instant, les icosaèdres tronqués restent peut-être davantage étudiés quand ils entrent dans le but que sous le microscope des scientifiques !

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