Liaisons dans les profondeurs du tableau périodique

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Des avancées en chimie supramoléculaire ouvrent la voie à des matériaux aux propriétés inhabituelles
Publié: 22jan2019

L’idée d’un ordinateur imperméable vous semble farfelue? Elle l’est pourtant beaucoup moins depuis qu’une équipe internationale composée de chercheurs de l’Université McGill, de la Croatie et du Royaume-Uni a démontré pour la première fois qu’il est possible de former des liaisons fortes et stables entre certains des éléments les plus lourds du tableau périodique. Un article paru récemment dans Nature Communications présente la première preuve expérimentale et théorique selon laquelle il est possible d’utiliser de gros atomes lourds présentant un caractère métallique de plus en plus marqué, comme l’arsenic ou même l’antimoine, et des liaisons halogènes pour créer de nouveaux matériaux appelés cocristaux. Comme l’hydrogène n’intervient pas dans la liaison des éléments, ces nouveaux matériaux devraient être résistants à l’eau et à l’humidité.

Création de cocristaux dans les profondeurs du tableau périodique

Dans le cadre de bon nombre de recherches récentes en chimie, on s’est attaché à créer de nouveaux matériaux en manipulant les interactions entre les molécules afin que ces dernières forment des structures organisées plus complexes. Par exemple, les scientifiques ont très souvent eu recours à des cocristaux formés par des liaisons hydrogène ou halogènes pour créer et fabriquer des produits pharmaceutiques améliorés, des polymères dotés de propriétés supérieures, comme le Kevlar, et, dernièrement, des matériaux utilisés en électronique. Jusqu’à tout récemment, de telles interactions devaient invariablement inclure au moins un atome d’un élément « plus léger » se trouvant tout en haut du tableau périodique, comme l’hydrogène, l’azote, l’oxygène ou le fluor.

« Outre les applications pratiques potentielles de cette découverte, il s’agit d’une avancée importante en chimie fondamentale », affirme Tomislav Friščić, professeur de chimie de l’Université McGill et l’un des principaux auteurs de l’article. « C’est la première fois que des chercheurs confirment l’existence de phénomènes de reconnaissance moléculaire ne mettant en jeu que des éléments lourds situés dans les quatrième et cinquième périodes, donc beaucoup plus bas dans le tableau périodique. Notre travail de chimiste est très excitant en ce moment. Nous sommes en quelque sorte des explorateurs qui se rapprochent du pôle Sud du tableau périodique et qui ne savent pas ce qu’ils vont découvrir. »

La recherche est le fruit d’une collaboration entre des scientifiques du Canada, de la Croatie et du Royaume-Uni qui poursuivent leurs travaux dans ce domaine. Ils veulent maintenant intégrer le bismuth, l’élément le plus lourd pouvant être considéré comme stable, dans la conception de ce type de matériaux.

Selon le Pr Friščić, l’équipe de recherche atteindrait alors vraiment les confins du pôle Sud.

L’article « Halogen-bonded cocrystallization with phosphorus, arsenic and antimony acceptors », rédigé par Katarina Lisac et coll., a été publié dans Nature Communications : https://doi.org/10.1038/s41467-018-07957-6.

L’étude a été financée par la Fondation croate pour la science, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, la Bourse commémorative E.W.R. Steacie, la Bourse de l’Université de Birmingham et la Bourse postdoctorale Banting du gouvernement du Canada. Elle a également profité du soutien de Calcul Québec et de Calcul Canada.