Un parcours créatif : la découverte des fullerènes

Idée recue

Jusqu’à une date récente, deux formes seulement de carbone à l’état pur avait droit à l’existence : le diamant et le graphite.

Structure du graphite et du diamant

Le carbone se trouve, croyait-on, sous deux formes à l’état pur : le graphite et le diamant

Cette idée recue peut s’écrire sous la forme :

>Idée recue : "le carbone n’existe que sous deux formes : le diamant et le graphite"

Découverte par hasard

La première brèche dans la certitude de ne rencontrer dans la nature le carbone que sous 2 formes , le diamant et le graphite s’ouvre par hasard en 1940 lorsque Otto Hahn [1] après avoir bombardé de neutrons certains métaux lourds, s’apercoit que l’arc à carbone utilisé produit également des chaines carbonées.

> Hasard : "l’arc à carbone produit des chaîne carbonées inconnues"

Mais, sur la piste d’autres recherches, Otto Hahn n’exploite pas sa découverte et la consigne seulement dans ses notes. On parle alors d’ un temps de latence d’ environ 30 ans avant que d’autres évènements viennent réouvrir la brèche ainsi refermée. On peut écrire :

>Temps de latence : 30 ans

Une anomalie astronomique

Des anomalies dans les spectres d’absorption [2] de la matière interstellaire

Etoile à carbone :Géante rouge

Notre soleil est intermédiaire entre les naines blanches et les géantes rouges (Crédit SEED)

 [3] incitent les astrophysiciens E. Herbst et W. Klemperer à émettre l’hypothèse, dans les années 1970, de la présence dans l’espace d’une forme inconnue de carbone.

>Anomalie :

"les spectres d’absorption de matière interstellaire suggèrent une forme inconnue de carbone "

Synthèse de particules

En vaporisant le carbone avant condensation, l’équipe de Krätschmer essaie alors de reproduire ces particules. En 1983, elle constate que la poussière formée dans un arc électrique de graphite sous faible pression d’hélium (1/7 d’atmosphère) absorbe beaucoup de rayonnements ultraviolet de courte longueur d’ondes. Ce type d’absorption étant inconnu pour des poussières de carbone, ils concluent à un composé nouveau sans pour autant l’identifier.

Structure du fullerène

60 atomes de carbone liés entre eux forment un " ballon de football"

Vérification et mise au point du produit

Le groupe de Kroto en 1985, [4] quant à lui, attribue une partie des raies des spectres d’absorption à des chaînes carbonées. Pour étudier ces molécules, il cherche à les synthétiser en collaborant avec Smalley : les chercheurs détectent alors dans des mélanges de type HC7N et HC9N des molécules de 60 atomes de carbone. Finalement, Kroto et ses collaborateurs en Angleterre et après plusieurs semaines d’expériences menées sur un arc de carbone dans une cloche remplie d’hélium,ont pu produire de la suie qui contenait du C60. On peut alors écrire :

Création : "la suite contient du C60"

Ils ont ensuite extrait une magnifique solution rouge, contenant principalement du C60. Belle création qui pourrait bien servir à stocker l’énergie du futur !

Mots-clés : Idée admise, Hasard, Anomalie, Vérification