Les fullerènes, dont le buckminsterfullerène C60 constitue l’archétype, ont ouvert il y a 40 ans une nouvelle classe de structures carbonées en cage aux propriétés remarquables pour les nanosciences. L’extension de ces architectures à d’autres éléments, notamment le bore, suscite un intérêt croissant. Des travaux récents rapportent ainsi l’identification expérimentale d’un cluster de 80 atomes de bore présentant une signature compatible avec une structure de type « buckyball », malgré des prédictions théoriques contrastées quant à sa stabilité.
En 1985, Harold Kroto, Robert Curl et Richard Smalley mettent en évidence une nouvelle forme allotropique du carbone : le buckminsterfullerène C60. Cette découverte, récompensée par le prix Nobel de chimie en 1996, repose sur la génération de clusters de carbone par vaporisation laser de graphite.
La molécule C60 adopte une géométrie sphérique correspondant à un polyèdre de type icosaèdre tronqué, constitué de 12 pentagones et 20 hexagones. Cette configuration confère au système une stabilité remarquable parmi les structures moléculaires du carbone. Le C60 constitue ainsi le premier représentant identifié de la famille des fullerènes.
Les fullerènes regroupent l’ensemble des structures carbonées en cage fermée. Depuis la découverte initiale, plusieurs homologues ont été identifiés, notamment C70, C76, C84, ainsi que des structures de taille supérieure comprenant plusieurs centaines d’atomes de carbone. Ces systèmes font l’objet de recherches intensives en raison de leurs propriétés électroniques, de leur capacité d’encapsulation et de leurs applications potentielles en nanosciences (stockage de charges, matériaux fonctionnels, photophysique, électronique organique…).
L’émergence des borophènes
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