Une nouvelle molécule prend une tournure inattendue.
Les scientifiques ont créé des molécules demi-Möbius, semblables aux bandes de Möbius courantes dans les cours de mathématiques, mais moitié moins sinueuses. Il s'agit d'un type de topologie, ou de structure géométrique, nouveau pour les molécules, rapportent des scientifiques le 5 mars dans Science.
Une bande de Möbius est une bizarrerie mathématique qui peut être réalisée en reliant les extrémités d'une fine bande de papier, mais en tordant une extrémité de 180 degrés. Si vous passez votre doigt le long de la boucle de papier, vous devez en faire deux fois avant que votre doigt revienne à son point de départ. Les scientifiques ont eu l’idée d’une molécule ayant la topologie d’une bande de Möbius dans les années 1960, et depuis lors, les chercheurs en ont créé plusieurs versions.
Mais jusqu’à présent, les molécules demi-Möbius n’étaient pas sur les radars des chimistes. Dans les molécules nouvellement créées, les électrons peuvent se déplacer dans des régions de l’espace définies par un chemin tordu qui tourne de 90 degrés à chaque révolution. C'est deux fois moins tordu qu'une bande de Möbius, et cela signifie que quatre tours du chemin – au lieu de deux – sont nécessaires pour revenir au point de départ.
Les molécules sont constituées de 13 atomes de carbone, disposés en anneau, auxquels sont attachés deux atomes de chlore. Ces atomes de chlore peuvent conférer une torsion à la molécule qui lui permet de former la géométrie demi-Möbius. La microscopie à force atomique et la microscopie à effet tunnel, ainsi que les calculs effectués à l'aide d'un ordinateur quantique, ont permis de confirmer la structure de la molécule.
Les scientifiques pourraient même manipuler la topologie des molécules. En donnant de l'énergie à une molécule, les chercheurs ont pu la faire passer d'une configuration demi-Möbius à une configuration sans torsion.
Les molécules demi-Möbius sont un territoire inexploré, de sorte que les applications potentielles de ces molécules sont lointaines et peu claires, explique le chimiste Igor Rončević de l'Université de Manchester en Angleterre. « Personne ne pensait vraiment que ce genre de chose pouvait exister. »
