Le fullerène est une substance de type fullerène dont les molécules sont constituées de de carbone. Ceux-ci forment une cage dont la surface en forme d'ellipsoïde est matérialisée par et , chaque sommet de cette structure étant occupé par un atome de carbone et chaque côté par une liaison chimique. L'ensemble forme une structure semblable à celle du buckminsterfullerène, ou fullerène , emblématique de cette famille de molécules. La synthèse en 1985 de ces variétés allotropiques du carbone a valu à ses auteurs le prix Nobel de chimie 1996..

La molécule a une symétrie avec ( et ), soit une structure semblable à celle du buckminsterfullerène, qui est sphérique, mais avec une ceinture de supplémentaires insérée à l'équateur, donnant au une forme plus allongée. Les liaisons carbone-carbone peuvent avoir huit longueurs différentes dans la molécule, allant de à . Chaque atome de la structure est lié par covalence à trois atomes.

centre|vignette|Les dix atomes en rouge indiquent les cinq hexagones supplémentaires du par rapport au .

Propriétés

Le peut subir six réductions successives conduisant à l'anion de manière réversible, l'oxydation étant, quant à elle, irréversible. La première réduction requiert une tension de (Fc/Fc), ce qui fait du un accepteur d'électron.

Les fullerènes sont faiblement solubles dans de nombreux solvants aromatiques tels que le toluène, ainsi que dans des solvants tels que le disulfure de carbone , mais n'est pas soluble dans l'eau. Les solutions de sont de couleur brun rougeâtre. Il est possible de faire croître des cristaux de de quelques millimètres à partir d'une solution.

Le forme un solide cristallisé brunâtre. Il s'agit d'un semiconducteur de type n (accepteur d'électron) présentant une largeur de bande interdite de et dont la conductivité résulterait de la diffusion d'oxygène atmosphérique à l'intérieur du matériau. Le motif élémentaire du cristallisé sous forme cubique à faces centrées contient quatre sites octaédriques et douze sites tétraédriques vides suffisamment grands pour loger des impuretés. Lorsque des éléments donneurs d'électrons tels que des métaux alcalins sont introduits dans ces cavités, le acquiert une conductivité pouvant atteindre de l'ordre de .

Sous forme solide, les molécules sont maintenues ensemble par des forces de van der Waals et cristallisent à température ambiante dans les systèmes monoclinique, hexagonal, rhomboédrique et cubique à faces centrées. Cette dernière est stable aux températures supérieures à . On explique cela par le fait que le système cubique à faces centrées est favorisé lorsque la symétrie générale dépend de l'orientation relative des molécules , tandis que le système monoclinique, qui est le moins symétrique, s'observe lorsque l'orientation des molécules est bloquée par une température trop faible ou par une déformation. La rotation partielle le long d'un axe de symétrie des molécules conduit aux symétries hexagonales ou rhomboédriques, qui donnent une structure cubique lorsque les molécules peuvent tourner librement.

La présence de fullerène ainsi que de buckminsterfullerène a été détectée dans une nébuleuse planétaire en 2010, faisant de cette molécule la plus grosse alors détectée dans l'espace.

Notes et références

Catégorie:Fullerène Catégorie:Espèce chimique détectée dans le milieu interstellaire ou circumstellaire