Percée : des chimistes produisent pour la première fois une molécule prédite depuis 20 ans
"C'est incroyablement passionnant et excitant de réaliser ce que l'on a entre les mains !"
Les métallocènes, des molécules composées de deux anneaux plats d'atomes de carbone et d'un atome de métal intercalé, sont également appelés complexes sandwichs ou molécules sandwichs en raison de leur structure. En 2005, une molécule sandwich contenant deux atomes métalliques différents a été prédite théoriquement pour la première fois. La chimiste Inga Bischoff a maintenant réussi à produire une telle molécule pour la première fois au monde. Son travail a été publié dans la revue spécialisée Nature Chemistry.
Le premier métallocène, mais aussi le plus connu, est le "ferrocène", qui contient un atome de fer. De nos jours, il est impossible d'imaginer de nombreux domaines de la chimie sans de tels complexes sandwich. On les trouve dans de nombreux manuels de chimie inorganique et les étudiants en chimie les découvrent dès la licence. Les molécules sandwich sont par exemple utilisées dans les sciences des matériaux pour la synthèse de matières plastiques particulières contenant des métaux ainsi que dans les processus de catalyse dans l'industrie chimique.
Personne ne sait exactement combien de molécules sandwich il y a aujourd'hui, mais il y en a certainement des milliers. Ce qu'elles ont presque toutes en commun : Un seul atome de métal entre les deux anneaux plats d'atomes de carbone. C'était l'état des connaissances jusqu'en 2004, date à laquelle la découverte d'un groupe de travail de l'université de Séville a fait grand bruit. Les scientifiques espagnols avaient réussi à synthétiser une molécule sandwich avec deux atomes métalliques au lieu d'un seul. Pendant longtemps, ce "dimétallocène", qui possède deux atomes de zinc, est resté le seul exemple de ce type, jusqu'à ce qu'en 2023, un groupe de travail de Grande-Bretagne réussisse à synthétiser une molécule très similaire avec deux atomes de béryllium. Inga Bischoff, du groupe de travail du privat-docent Dr. André Schäfer, a maintenant réussi un exploit particulier : La chimiste a produit en laboratoire, pour la première fois au monde, un dimetallocène avec deux atomes métalliques différents.
Peu après la découverte du premier métallocène en 2004, des prédictions avaient déjà été faites selon lesquelles de telles molécules sandwich ne devaient pas nécessairement présenter deux atomes métalliques identiques, mais que le complexe devait également être stable avec deux atomes métalliques différents. Ces prédictions étaient basées sur des calculs de chimie quantique et des modélisations à l'aide d'ordinateurs puissants. Cependant, toutes les tentatives de création d'une telle molécule en laboratoire sont restées vaines jusqu'à la percée actuelle d'Inga Bischoff.
"C'est incroyablement passionnant et excitant quand on réalise ce que l'on a entre les mains ! À l'œil nu, cela ressemble simplement à une poudre blanche. Mais je me souviens encore très bien de la première fois où nous avons vu sur l'ordinateur la structure moléculaire déterminée expérimentalement et où nous avons su qu'il s'agissait d'une molécule sandwich avec deux atomes métalliques différents", raconte le Dr.
"La question de savoir à quoi doivent ressembler exactement les anneaux d'atomes de carbone joue un rôle aussi important que la question de savoir quels atomes métalliques on combine et on intègre. Leur structure électronique doit en effet être compatible", explique Inga Bischoff. "Nous avons intégré deux métaux, le lithium et l'aluminium, dans notre 'dimétallocène hétérobimétallique'. Certains calculs prévoyaient qu'ils s'adapteraient bien ensemble dans une telle molécule, car leur structure électronique ressemble d'une certaine manière à celle de deux atomes de zinc, dont nous savions déjà qu'ils pouvaient former une molécule de dimetallocène stable".
Ce qui semble simple et facile a pourtant nécessité de nombreux mois de travail. La molécule est en outre si réactive qu'elle ne peut être produite, stockée et étudiée que sous une atmosphère d'azote ou d'argon pur. Si elle entre en contact avec l'air normal, elle se désintègre. C'est finalement toute une équipe de scientifiques de l'Université de la Sarre qui a participé à l'étude des propriétés de cette nouvelle molécule. Ils viennent de publier leur découverte dans la revue spécialisée Nature Chemistry.
"Notre dimétallocène hétérobimétallique représente pour ainsi dire une toute nouvelle classe de molécules sandwich", explique le Dr André Schäfer. "Peut-être que cette molécule parviendra un jour à figurer dans un manuel scolaire. Mais pour l'instant, nous devons continuer à l'étudier. Actuellement, nous comprenons déjà très bien sa structure, mais nous en savons encore très peu sur sa réactivité. À l'avenir, il pourrait être possible de synthétiser d'autres molécules de dimétallocène de ce type avec d'autres atomes métalliques, si nous trouvons d'autres combinaisons de métaux appropriées".
L'énorme importance de cette classe de molécules se reconnaît également au fait que le chimiste allemand Ernst Otto Fischer et son collègue britannique Geoffrey Wilkinson ont reçu le prix Nobel de chimie en 1973 pour leurs "travaux révolutionnaires, menés indépendamment les uns des autres, sur la chimie des composés organométalliques en sandwich".
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 Allemand peut être trouvé ici.
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