HAROLD KROTO

PRIX NOBEL 1996
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FULLERENE
NANOTECHNOLOGIE


Le professeur Harold Kroto a révolutionné la chimie en découvrant de nouvelles molécules ouvrant la voie à une nouvelle chimie du carbone : fullerènes, nanotubes de carbone, etc. Ses travaux ont été couronnés en 1996 par le prix Nobel de chimie.

Le Britannique Harold Walter Kroto est né en 1939 à Wisbech.

Le prix Nobel de chimie à été attribué au Britannique Harold Kroto, professeur à l'université du Sussex, à Brighton, et aux Américains Robert Curl et Richard Smalley, professeurs à l'universtisé Rice de Houston (Texas), pour leus découverte de molécules de carbone pur appelées fullerènes, troisième forme organisée du carbone, après le graphite et le diamant. c'est Kroto, né en 1939 à Wisbech (Royaume-Uni) et spécialiste des espèces moléculaires carbonées interstellaires, qui est à l'origine de cette aventure. Ayant pris connaissance par Robert Curl, né en 1933 à Alice5texas) et expert des spectroscopies mico-onde et infrarouge, de l'existence à l'université Rice d'un appareil capable de vaporiser n'importe quel matériau connu grâce à l'impact d'un faisceau laser, Kroto chercha à effectuer un séjour dans cette univerrité. Smalley, né en 1943 à Akron (Ohio), concepteur de cet appareil qu'il utilisait pour étudier les agrégats de germanium et de Silicium, l'invita dans son laboratoire pour faire des expériences sur le carbone. En 1985, les trois chercheurs essayaient donc de produire certaines molécules carbonées supposées exister dans l'espace interstellaire. En vaporisant du graphite à l'aide de l'«appareil de Smalley», ils mirent en évidence l'exitence d'une molécule inattendue, constituée de 60 atomes de carbone. Ils émirent l'hypothèse, confirmée par la suite, sue cette molécule devait avoir la structure d'une cage sphérique avec l'aspect d'un balon de footbal. Le nom de« fullerène» donné à ce type de molécules fait allusion aus structures - avec lesquelles les nouvelles molécules présentent des analogies - que l'architecte américain Richard Buckminster Fuller créa et utilisa pour certaines constructions (notamment le pavillon des Etats-Unis lors de l'Exposition universelle de Montrél, en 1967). Depuis 1985, beaucoup d'autres espèces de molécules de cette famille ont été identifiées se caractérisant par un nombre pair d'atomes de carbone supérieur à 60.

D'un point de vue géométrique, ces objets s'apparenent à des plyèdres réguliers 'isoaèdre en particulier), ce qui leur confère des symétrie éventuellement élevées. Sur un plan physique, les très fortes liaisons entre carbones donnent à ces molécules une très grande satbilié et permettent de les considérer comme de véritables cages, capables d'enfermer des atomes ou des agrégats. Sur le plan chimique, les fullerènes sont des molécules quasi aromatiques et montrent d'intérresantes aptitudes à être modifiées en vues de fonctions précises, initiant ainsi une toute nouvelle chimie prometteuse d'applications technologiques. Enfin, la science des fullerènes a stimulé au moins dans le domaine du carbone, le développement des nanosciences (scinces des objets nanométrique), appelées à jouer un rôle important dans l'électronique du futur.membres lycos

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 ! savoirs essone