Une molécule composée d'atomes de carbone disposés en sphère creuse, telle qu'une forme de ballon de football.Un fullerène est une molécule entièrement constituée d'atomes de carbone disposés en sphère creuse, en ellipsoïde ou en tube. Le fullerène le plus célèbre est le buckminsterfullerène (C60), qui compte 60 atomes de carbone arrangés selon un motif de pentagones et d'hexagones, évoquant un ballon de football. Les fullerènes constituent un allotrope distinct du carbone, aux côtés du diamant et du graphite, et leur découverte a ouvert un nouveau champ dans la chimie du carbone et la science des matériaux.
Les fullerènes ont été découverts en 1985 par Harold Kroto, Richard Smalley et Robert Curl, qui étudiaient des agrégats de carbone formés par vaporisation laser du graphite. Ils ont nommé la molécule C60 d'après Buckminster Fuller, l'architecte connu pour ses dômes géodésiques, en raison de la ressemblance structurelle. Cette découverte leur a valu le prix Nobel de chimie en 1996.
Dans un fullerène, chaque atome de carbone forme trois liaisons covalentes avec ses voisins, créant une surface courbée qui se referme en cage. La courbure est obtenue en incorporant des cycles pentagonaux dans le réseau hexagonal, ce qui introduit une courbure positive. Les électrons de la molécule sont délocalisés sur toute la surface, conférant aux fullerènes des propriétés électroniques et optiques uniques, telles qu'une forte affinité électronique et la capacité d'absorber la lumière sur un large spectre.
Les fullerènes sont utilisés dans les cellules solaires organiques, comme antioxydants dans les cosmétiques, et en recherche médicale pour des systèmes d'administration de médicaments, où leur structure creuse peut encapsuler des agents thérapeutiques.
Des fullerènes ont été détectés dans le milieu interstellaire, et on pense qu'ils sont responsables de certaines bandes d'émission infrarouge mystérieuses observées autour des étoiles mourantes.
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