Des physiciens percent le mystère des «fullerènes stables»

Les spécialistes du MEPhI (Institut d'ingénierie physique de Moscou) de l'Université nationale de recherche nucléaire ont expliqué le mécanisme de stabilité des fullerènes dopés, ce qui permettra de simplifier leur production industrielle et leur application (par exemple, en tant que nano-éléments pour l'électronique).

Leur étude a été publiée dans le prestigieux magazine scientifique «Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures».

Le carbone est l'un des éléments chimiques les plus répandus sur notre planète: il fait partie de toutes les structures organiques et de nombreuses structures non organiques. Seulement deux de ses formes allotropiques étaient connues jusqu'à la fin du XXe siècle: le diamant et le graphite. Aujourd'hui, les chercheurs en ont découvert un grand nombre de nouvelles, qui sont déjà utilisées dans l'électronique, la pharmacologie et l'énergie.

L'une des plus prometteuses est le fullerène, une molécule sphérique creuse contenant entre 20 et plusieurs centaines d'atomes de carbone dont la découverte a été marquée par un prix Nobel de chimie en 1996. Il s'avère que chaque fullerène peut jouer le rôle d'un appareil nanoélectronique déjà prêt, par exemple une diode ou un transistor. Grâce à leur taille, de tels "appareils" sont très efficaces et possèdent une rapidité de fonctionnement hors pair.

L'étape suivante du développement des technologies fulleréniques a été l'utilisation de fullerènes chimiquement modifiés. Le dopage de substrat est un moyen répandu de modification — la substitution d'un ou de plusieurs atomes de carbone par des atomes d'un autre élément. Sachant que la structure globale du fullerène est conservée: seules sa composition électronique et son activité chimique changent. De cette manière, le dopage de substrat augmente la variabilité des propriétés des fullerènes et, par conséquent, en élargit les possibilités d'utilisation.

En tant qu'éléments de substitution on utilise généralement les voisins les plus proches du carbone dans le tableau des éléments chimiques: le bore ou l'azote dont les atomes sont proches des atomes de carbone en termes de masse et de taille. De plus, les fullerènes dopés par ces éléments sont de bons adsorbants de médicaments et de gaz neuro-paralytiques, qui absorbent efficacement les impuretés.