Des chimistes ont fait une percée majeure
Après des décennies de recherche au niveau mondial, des chimistes de Sarrebruck créent une molécule aromatique emblématique avec du silicium
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Les percées fondamentales dans le domaine des sciences naturelles sont rares. Les progrès se font généralement à petits pas, les connaissances s'accumulant lentement au fur et à mesure que les pièces du puzzle se mettent en place. Cependant, des chimistes de l'université de la Sarre viennent de réaliser une percée majeure : ils ont synthétisé une molécule stable que les chimistes du monde entier recherchaient - en vain - depuis des décennies. Leur découverte vient d'être publiée dans la revue Science.
Comme le dit le proverbe, toutes les bonnes choses prennent du temps - et l'on pourrait dire que c'est particulièrement vrai pour les grandes percées scientifiques. Après près d'un demi-siècle de spéculation et des décennies de tentatives de la part de nombreux groupes de recherche, David Scheschkewitz, professeur de chimie générale et inorganique à l'université de la Sarre, et son doctorant Ankur, en collaboration avec Bernd Morgenstern du Centre de services de diffraction des rayons X de l'université de la Sarre, ont réalisé une percée qui, comme il se doit, a été publiée dans l'une des plus importantes revues scientifiques au monde : Science : Science.
Qu'est-ce que l'équipe de Sarrebruck a réussi à faire exactement ? Elle a tout simplement réussi à synthétiser le pentasilacyclopentadiénide. Si quelques spécialistes réagiront en disant "Wow ! C'est remarquable !", la plupart des lecteurs répondront probablement "D'accord, et qu'est-ce que c'est au juste ? En fait, Scheschkewitz et ses collègues ont remplacé les atomes de carbone d'un composé aromatique - une classe de molécules particulièrement stables en chimie organique - par des atomes de silicium.
Les composés aromatiques jouent un rôle important dans le monde qui nous entoure, par exemple dans la fabrication des matières plastiques. Dans la production de polyéthylène et de polypropylène, par exemple, les composés aromatiques contribuent à rendre les catalyseurs qui contrôlent ces processus chimiques industriels plus durables et plus efficaces", explique David Scheschkewitz. Le silicium étant beaucoup plus métallique que le carbone, il retient beaucoup moins ses électrons. Le remplacement du carbone par le silicium dans le pentasilacyclopentadiénide pourrait donc ouvrir l'accès à de nouveaux composés et catalyseurs aux propriétés très différentes, ce qui ouvrirait la voie à un nouveau monde de possibilités chimiques. David Scheschkewitz, Ankur et Bernd Morgenstern ont maintenant ouvert cette porte.
Pour comprendre pourquoi cet objectif était si difficile à atteindre, nous devons nous plonger plus profondément dans la chimie sous-jacente. Le cyclopentadiénide - le modèle contenant du carbone pour l'analogue du silicium, le pentasilacyclopentadiénide - est une molécule d'hydrocarbure aromatique, ce qui signifie que ses cinq atomes de carbone sont disposés dans une structure annulaire plate ("planaire") - une configuration qui contribue à créer un cadre moléculaire exceptionnellement stable. (Note historique : les aromatiques ont reçu ce nom parce que les premiers composés de ce type découverts dans la seconde moitié du XIXe siècle présentaient des arômes particulièrement distinctifs et souvent agréables). Pour être classé comme aromatique, un composé doit avoir un certain nombre d'électrons partagés qui sont répartis uniformément autour de la structure annulaire plane, et ce nombre est exprimé par la règle de Hückel - une simple expression mathématique nommée d'après le physicien allemand Erich Hückel", explique David Scheschkewitz. Comme ces électrons sont répartis uniformément autour de l'anneau et ne sont pas confinés à des atomes de carbone individuels, ces électrons délocalisés rendent les molécules aromatiques particulièrement stables.
Pendant des décennies, seule une variante de ces molécules aromatiques était connue pour le silicium. En 1981, l'analogue silicium du cyclopropenium a été synthétisé - une molécule aromatique dans laquelle l'anneau à trois membres d'atomes de carbone a été remplacé par un anneau à trois membres d'atomes de silicium. Par la suite, de nombreuses tentatives de création d'aromatiques à base de silicium se sont révélées infructueuses. Jusqu'à aujourd'hui : Ankur, Bernd Morgenstern et David Scheschkewitz ont synthétisé une molécule à cinq atomes qui présente ces propriétés complexes. Par un heureux hasard, ce même composé a été découvert presque simultanément dans le laboratoire de Takeaki Iwamoto, à l'université de Tohoku, à Sendai, au Japon. D'un commun accord, les équipes de recherche sarroise et japonaise ont publié leurs résultats côte à côte dans le même numéro de Science.
Ces travaux ouvrent la voie à des matériaux et à des processus entièrement nouveaux, susceptibles d'avoir une importance industrielle. Mais la première étape la plus difficile a été franchie.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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