Les fullerènes sont une forme de molécule de carbone qui n’est ni du graphite ni du diamant. Ils consistent en un arrangement sphérique, ellipsoïde ou cylindrique de dizaines d’atomes de carbone. Les fullerènes ont été nommés d’après Richard Buckminster Fuller, un architecte connu pour la conception de dômes géodésiques qui ressemblent à des fullerènes sphériques en apparence. Un fullerène sphérique ressemble à un ballon de football et est souvent appelé buckyballs, tandis que les fullerènes cylindriques sont appelés buckytubes ou nanotubes.
Les fullerènes ont été découverts comme une surprise inattendue lors d’expériences de spectroscopie laser à l’Université Rice en septembre 1985. Le prix Nobel de chimie 1996 a été décerné aux professeurs Robert F. Curl, Jr., Richard E. Smalley et Sir Harold W. Kroto pour leur découverte. . Les molécules de fullerène se composent de 60, 70 ou plus atomes de carbone, contrairement au diamant et au graphite, les formes les plus familières du carbone.
Les fullerènes ne se produisent naturellement qu’en petites quantités, mais plusieurs techniques pour les produire en plus grands volumes ont été suggérées. La technique moderne utilise une flamme de benzène pour produire des fullerènes. D’autres techniques incluent la vaporisation de tiges de graphite et le dépôt chimique catalytique en phase vapeur à partir de vapeur d’éthanol.
La famille des fullerènes de molécules de carbone possède une gamme de propriétés uniques. Un nanotube de fullerène a une résistance à la traction environ 20 fois supérieure à celle des alliages d’acier à haute résistance et une densité la moitié de celle de l’aluminium. Les nanotubes de carbone présentent des propriétés supraconductrices, et des nanotubes simples jusqu’à 4 centimètres de long ont été synthétisés. Une gamme d’entreprises existe pour développer des nanotubes pour des applications commerciales, y compris la mémoire informatique, les fils électroniques et la science des matériaux. Un jour, les nanotubes pourraient être utilisés pour créer des ordinateurs futuristes impossibles avec les techniques lithographiques conventionnelles.
Les nanotubes ont été au centre du buzz entourant le domaine émergent des nanotechnologies. L’association est parfois trompeuse ; lorsque le physicien Richard Feynman a proposé à l’origine de construire des systèmes de fabrication qui assemblent des produits au niveau moléculaire (nanotechnologie moléculaire), il parlait de systèmes de machines minuscules et productifs, et non de la création de matériaux exotiques à l’échelle nano comme les fullerènes en utilisant des techniques de chimie à l’échelle macro . Une petite usine entièrement construite à partir de fullerènes serait considérée comme une nanotechnologie moléculaire, mais les fullerènes seuls ne le sont pas. Il s’agit d’une distinction critique souvent négligée par certains universitaires, investisseurs en capital-risque et technologues qui aiment utiliser le mot nanotechnologie comme un outil pour attirer des financements ou attirer l’attention.