Pour la première fois en 35 ans, les scientifiques ont analysé un nouveau type de molécule tout carbone à température ambiante, sans les conditions extrêmes généralement nécessaires pour stabiliser ce type de molécule
Les chercheurs ont stabilisé une molécule de carbone en forme d'anneau en ajoutant des «pare-chocs» pour protéger ses atomes
Un nouveau type de molécule tout carbone a été étudié dans des conditions normales à température ambiante. Cela ne marque que la deuxième fois que cela a été fait, après que les Buckyball sphériques ont été synthétisées il y a 35 ans. La percée pourrait conduire à des matériaux extrêmement efficaces pour les nouvelles technologies électroniques et quantiques.
Les carbones cycliques, les molécules constituées d'un anneau d'atomes de carbone, pourraient afficher un comportement chimique bizarre ou conduire de l'électricité de manière inhabituelle – tout comme leurs cousins moléculaires entièrement carbone, buckyball et nanotubes. Mais ces anneaux sont si délicats qu'ils s'effondrent généralement, ou dans certains cas, même explosent, avant que les chercheurs aient la possibilité de les étudier.
«Les carbones cycliques sont des molécules intrigantes et nous essayons de les faire depuis longtemps», explique Harry Anderson à l'Université d'Oxford. Cela a traditionnellement nécessité des conditions extrêmement sévères afin de garder les molécules assez longtemps pour être étudiées. Mais Anderson et ses collègues ont trouvé un moyen de stabiliser les carbones cycliques à température ambiante.
La technique consiste à modifier un carbone cyclique. Les chercheurs l'ont démontré sur une molécule jamais nulle: un anneau de 48 atomes de carbone, appelés cyclo (48) en carbone, ou C48. Anderson et ses collègues ont ajouté des « pare-chocs » au C48le filmer à travers trois anneaux plus petits, pour protéger les 48 atomes des collisions les uns avec les autres – ou avec d'autres molécules.
«Il n'y a pas de décoration inutile», explique Max von Delius à l'Université d'Ulm en Allemagne. « Il y a une beauté absolue dans la simplicité. »
La nouvelle structure, appelée cyclo (48) carbone (4) catenane, est restée suffisamment stable pour étudier pendant environ deux jours, permettant aux chercheurs d'examiner en détail le carbone Cyclo (48) pour la première fois. Curieusement, les 48 carbones de la molécule ont agi comme s'ils étaient disposés dans une chaîne infinie, une structure théoriquement capable de transférer la charge électrique d'un atome à la prochaine indéfiniment.
Ce potentiel possible conducteur d'électricité indique que les carbones cycliques pourraient être utilisés dans une gamme de technologies de nouvelle génération, y compris les transistors, les cellules solaires, les semi-conducteurs et les dispositifs quantiques. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer cela.
La nouvelle technique de stabilisation des carbones cycliques peut également inspirer d'autres chercheurs à étudier leurs propres molécules de carbone exotiques. «Je pense qu'il y aura peut-être une course maintenant», explique Von Delius. « Considérez cette longue bague comme un tremplin vers la fabrication de la chaîne infinie. »
Une chaîne de molécules de carbone unique, explique von Delius, ferait un conducteur encore meilleur qu'un anneau comme C48. «Ce sera vraiment, vraiment incroyable – et vraiment la prochaine étape», dit-il.
