Ainsi, il y a un peu plus de deux semaines, on annonçait la mort du professeur Richard Smalley, physico-chimiste et prix Nobel de chimie pour sa capacité à voir ce qui resta invisible pour les autres. Les découvertes sont rarement le produit d'un pur hasard ; « Aide-toi et le Ciel t'aidera ». Ce dicton s'applique à merveille au monde de la recherche. Ainsi, pour faire une découverte, il faut souvent avoir travaillé des années afin d'aiguiser ses sens et percevoir dans un résultats légèrement inhabituel, un phénomène important. La plupart du temps, on se trompe et il s'avère que ce n'était qu'un bruit qu'on n'avait pas prévu. Lorsqu'on a raison, par contre, c'est l'explosion de satisfaction et de réussite à l'état pur.

Richard Smalley faisait partie de ces chercheurs perspicaces. Certaines découvertes se font de longue haleine. On sait qu'on trouvera quelque chose, il « suffit » de mettre en place les équipements nécessaires, parfois au prix de longues années d'efforts. Ce fut le cas avec la préparation du premier condensat de Bose-Einstein, un état de la matière prédit il y a plus de 80 ans et qui ne fut réalisé qu'au milieu des années 1990. À cette époque, plusieurs groupes à travers le monde étaient dans la course et les seules questions qu'on se posait étaient « quand ? et qui ? ». N'allez surtout pas croire que je désire diminuer l'exploit associé avec de telles découvertes. Dans ce cas, les problèmes techniques étaient nombreux et la résolution de plusieurs d'entre eux ouvrit de nouveaux domaines de recherche.

Malgré mes dénégations, je dois quand même reconnaître une beauté intrinsèque à la découverte de Smalley : une nouvelle phase de carbone où 60 atomes de carbones placés de manière à réaliser une molécule sphérique! Du carbone, élément à la base de la vie et que nous connaissons depuis des millénaires. Pire, cette molécule mystérieuse se retrouve, en quantités infimes, il est vrai, dans la plupart des suies, allant de la chandelle au feu de camp déjà utilisé par nos ancètres préhistoriques.

Histoire de vous éblouir, je vous invite donc, avant de continuer, à visiter quelques sites, qui montrent la célèbre buckeyballe ou carbone 60 sous toutes ces facettes.

Un site en français et un en anglais, pour ceux qui maîtrisent la langue de Shakespeare.

L'histoire est simple. Harold Kroto, un astrophysicien était intéressé par la composition des nuages interstellaires. Ces nuages n'ont rien à voir avec les nuages de pluie que l'on connaît. Ils ont une densité proche du vide et sont composés de particules ou d'amas d'atomes séparés les uns des autres par de très grandes distances.

Toujours est-il que Kroto demanda alors à son collègue, Richard Smalley, s'il pouvait l'aider à étudier les amas de carbone. Celui-ci, en collaboration avec un troisième collègue, Robert Curl, et deux étudiants au doctorat, se mit immédiatement au travail. Rapidement, il remarqua que certaines tailles d'assemblage de carbone étaient particulièrement favorisées, dont ceux possédant 60 et 70 atomes. Ce genre d'observation n'a rien de surprenant en soi, on sait que les atomes préfèrent normalement s'assembler de manière à minimiser leur énergie. Certains arrangements sont alors particulièrement favorables.

En fait, cette domination d'amas de 60 atomes avait été observée par quelques autres groupes également, au cours des années précédentes, sans qu'ils en fassent grand cas.

L'inspiration de Smalley fut qu'au lieu de simplement noter cette prédominance, il se demande quelle structure pouvait bien avoir un amas de C60. Il pouvait s'agir d'un polymère de pur carbone, d'un plan graphitique aux extrémités tordues ou d'un noyau à la structure diamant. Aucune de ces structures ne semblait favoriser le C60, toutefois. Finalement, Smalley eut un éclair de génie : il s'agissait tout simplement d'un ballon de soccer (ballon de football, pour nos lecteurs européens). En plaçant les atomes sur les points de rencontre des arêtes du ballon, on permet à chaque atome de se trouver dans le même environnement graphitique légèrement déformé. C'était la première fois qu'on trouvait une molécule avec cette structure tout en symétries.

Se rappelant la célèbre géodésique créée par l'architecte Buckminster Fuller lors de l'Exposition universelle de 1967, à Montréal, Smalley et ses collaborateurs nommèrent la nouvelle structure fullerène, et le C6o reçu le surnom de buckeyballe.

Leur découverte, présentant une nouvelle phase du carbone, d'une grande beauté formelle de surcroît, fut reçue avec un mélange d'enthousiasme et de scepticisme. Mais ces derniers furent rapidement confondus et les années 1990 ont vu l'apparition de nouvelles familles de molécules de carbone basée sur la buckeyballe.

La découverte du C60 démontre puissamment qu'on ne peut prédire l'inconnu. Alors qu'on pensait tout savoir du carbone, trois chercheurs ont mis à jour une nouvelle forme de matière que l'on côtoyait pourtant depuis que l'Homme sait faire du feu. Qui peut dire ce quelles surprises nous réservent la Nature ? Réponse: Personne!