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Des chercheurs synthétisent pour la première fois une molécule en forme de triangle

Pour la première fois, des chercheurs ont synthétisé une molécule en forme de triangle étrange et instable appelée triangulene. Prédite en 1950, nul n’avait jamais été en mesure de synthétiser cette molécule jusqu’à présent.

Le triangulene est similaire au graphène (le « matériau miracle ») puisque tous deux n’ont qu’un atome d’épaisseur. Mais, au lieu d’une feuille de carbone, le triangulene se décompose de six molécules hexagonales de carbone jointes le long de leurs bords pour former un triangle — un agencement inhabituel qui empêche deux électrons non appariés de former une liaison stable. Nul n’a jamais été en mesure de synthétiser la molécule jusqu’à présent. C’est aujourd’hui chose faite grâce à une équipe de chercheurs d’IBM.

Ce n’est pas la première fois que des chercheurs sont capables de synthétiser des molécules instables, mais le triangulene est très spécial non seulement en raison de sa structure unique, mais aussi parce qu’on pense qu’il aura des propriétés utiles et uniques dans l’électronique et les ordinateurs quantiques.

Le triangulene fut prédit en 1950 par le scientifique tchèque Erich Clar. L’homme avait alors calculé que théoriquement, au moins un hydrocarbure en forme de triangle pourrait être fabriqué à partir de six molécules de benzène circulaires fusionnées qui auraient un nombre pair d’atomes et d’électrons, mais qui laisseraient deux électrons non appariés en raison de son arrangement. Le chercheur tenta en vain de synthétiser la molécule. Il s’agit là d’une tâche ardue puisque ces deux électrons non appariés n’aiment pas rester en l’état et réagissent donc immédiatement avec tout ce qui les entoure.

Les techniques de synthèse classique impliquent de faire réagir les molécules ensemble pour construire des structures plus grandes. Pendant près de 70 ans, les chercheurs se sont donc efforcés de créer du triangulene de cette façon. Mais comme le souligne Niko Pavlíček, l’un des principaux auteurs de cette étude parue dans la revue Nature Nanotechnology, en utilisant cette méthode, « dès que vous la synthétisez, elle s’oxyde ». L’équipe d’IBM a alors surmonté le problème en utilisant une technique différente s’apparentant à de la « chirurgie atomique ». Au lieu de construire une structure molécule par molécule, les chercheurs ont d’abord construit une structure plus grande et plus stable avec deux atomes d’hydrogène supplémentaires qu’ils sont ensuite « effacés » avec un faisceau d’électrons pour ne laisser qu’une molécule de triangulene instable.

Le nouveau matériel montre déjà certaines propriétés uniques et inattendues. Comme prévu, l’équipe a montré que les deux électrons non appariés dans la molécule de triangulene sont alignées en spins, ce qui rend le triangulene magnétique au niveau moléculaire. Ceci pourrait être utile la création de dispositifs de spintronique qui permettent une miniaturisation plus poussée de circuits électroniques et la réalisation d’ordinateurs quantiques.

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