Que sont les fullerènes et pourquoi ce matériau coûte-t-il jusqu’à 150 millions d’euros le gramme ?

Alexis Tremblay
Alexis Tremblay

En 2015 une vente assez particulière a été réalisée : la startup «Matériaux en carbone design » affilié àUniversité d’Oxford il a vendu 220 milligrammes (moins de la moitié du poids d’un cheveu humain) d’un type particulier de fullerène – c’est-à-dire une nanostructure moléculaire composée uniquement d’atomes de carbone ayant une forme similaire à une sphère creuse – pendant environ 33 000 €établissant un record de bien 150 millions d’euros par gramme. Mais que sont les fullerènes ? Et pourquoi leur coût est-il si élevé ?

Que sont les fullerènes et à quoi servent-ils ?

Les fullerènes sont l’une des formes allotrope dans lequel le carbone peut être présent, tout comme les diamants, le graphite et le graphène. Découvert dans les années 1980 par des chimistes Harold Kroto, Robert Curl Et Richard Smalleyles fullerènes ont une structure très particulière : une sphère creuse composée d’atomes de carbone disposés en hexagones et pentagones, semblable à un ballon de football, où tous les 5 hexagones il y a un pentagone pour permettre à la sphère de se fermer. Cette configuration leur confère des propriétés uniques, comme la capacité de résister fortes pressions et de piéger d’autres molécules à l’intérieur de leur « cage ».

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Même si la nouvelle remonte à 2015, on a récemment recommencé à parler des fullerènes, en particulier des soi-disant les endofullerènes, dans lequel une molécule ou un atome est piégé dans la structure sphérique du carbone. Plus précisément, en ce qui concerne les ventes, nous parlons de endofullerènes à base d’azoteoù une molécule d’azote est encapsulée dans la cage des atomes de carbone. Cette fonctionnalité offre des propriétés uniques et les rend très intéressantes pour des applications avancées, telles que la technologie quantique, les capteurs et les horloges atomiques.

Pourquoi les fullerènes coûtent si cher

Le prix astronomique de 150 millions d’euros par gramme pour les endofullerènes azotés, elle résulte de la combinaison de plusieurs facteurs. Depuis la synthèse qui nécessite des réactions chimiques complexes à haute température, jusqu’au processus de purification des endofullerènes, en passant par la faible efficacité de la synthèse elle-même jusqu’au temps investi en recherche et développement pour les obtenir.

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Malgré leur coût exorbitant, les endofullerènes (mais en général les fullerènes) ont des applications extrêmement intéressantes. Dans le domaine médical, ils peuvent être utilisés pour transport ciblé de drogues à l’intérieur du corps, profitant de leur capacité à encapsuler des molécules et à les libérer uniquement dans un certain environnement. En électronique, ils étudient pour créer des composants pour ordinateurs quantiques car ils sont capables de conserver leurs propriétés même en présence de champs magnétiques élevés. Dans le domaine énergétique, ils pourraient être utilisés pour améliorer l’efficacité des panneaux solaires et de piles de nouvelle génération. Mais l’application la plus intéressante réside dans la fabrication de horloges atomiques: Grâce au développement de ces nouveaux matériaux, les horloges atomiques pourraient être miniaturisées et intégrées aux appareils GPS (comme les smartphones), améliorant ainsi leur précision.