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Des chimistes établissent un nouveau record avec le nœud le plus petit et le plus serré

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Un nœud trèfle. Crédits : Wikimédia Commons

Une équipe de chercheurs a récemment atteint un exploit remarquable en créant le nœud moléculaire le plus petit et le plus serré jamais enregistré, méritant ainsi une place de choix dans le Livre Guinness des records.

Une nouvelle prouesse chimique

Ce nœud exceptionnel est constitué de 54 atomes habilement enchaînés ensemble. Ils forment un trèfle et représentent le nœud non trivial le plus simple. Ce trèfle moléculaire dépourvu de toute extrémité libre se distingue par une boucle continue qui dessine des arcs fascinants à l’échelle microscopique.

Composé d’or, de carbone et de phosphore, ce « metallaknot » auto-assemblé est officiellement désigné sous la formule [Au6{1,2-C6H4(OCH2CC)2}3{Ph2P(CH2)4PPh2}3], abrégée en Au6 en référence à ses six atomes d’or constitutifs. L’élaboration de tels nœuds moléculaires nécessite une ingénierie précise au niveau atomique, ce qui ouvre la voie à une compréhension approfondie des propriétés et des applications des matériaux à l’échelle nanométrique.

Notez que les chercheurs classent les nœuds en fonction du nombre minimal de croisements observés lorsque la structure réduite du nœud est projetée sur une surface bidimensionnelle. En l’occurrence, ce nœud exceptionnel a un BCR (taux de croisement du squelette) de seulement 18, ce qui le place à la pointe de la recherche dans ce domaine. Un BCR plus faible indique un nœud plus serré.

Ce nœud bat le record précédent de 2020 et établit ainsi une nouvelle référence en termes de taille et de compacité. Il se rapproche également de la limite théorique de longueur, selon des recherches antérieures suggérant qu’un nœud de trèfle devrait contenir au moins 50 atomes.

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Il s’agit du plus petit nœud moléculaire caractérisé à ce jour. Les groupes phényle sur le ligand diphosphine sont omis pour plus de clarté. Crédits : Zhiwen Li et coll./Nature Communications

Quel est l’intérêt de ce nœud ?

La confection de nœuds moléculaires revêt un intérêt significatif dans plusieurs domaines de la recherche scientifique en raison des rôles importants qu’ils peuvent jouer dans la structure et la fonction des molécules ainsi que dans la création de matériaux moléculaires aux propriétés spécifiques.

Par exemple, en tant que composants fondamentaux de la vie, les protéines adoptent une variété de structures tridimensionnelles complexes. La création de nœuds moléculaires permet alors de mieux comprendre comment ces molécules se replient et s’assemblent, ce qui influence ainsi leur fonction biologique.

Certains nœuds moléculaires peuvent également simuler des motifs structuraux présents dans les protéines. Cela fournit ainsi des informations cruciales sur la manière dont ces structures impactent la biologie cellulaire.

Les nœuds moléculaires sont également utilisés pour concevoir des matériaux moléculaires avancés. La taille, la forme et la complexité de ces structures peuvent en effet être ajustées pour obtenir des propriétés spécifiques dans les matériaux résultants. Les matériaux obtenus peuvent ensuite être exploités dans divers domaines, tels que l’électronique moléculaire, la catalyse, les nanotechnologies et la conception de médicaments.

Enfin, la création de nœuds moléculaires permet d’explorer des concepts fondamentaux de la chimie, tels que la liaison chimique, la réactivité moléculaire et les interactions moléculaires. Cela contribue à approfondir notre compréhension des principes sous-jacents à la chimie organique et inorganique.

Notez pour information que de l’autre côté du spectre, le plus grand nœud humain avait impliqué 123 personnes en 2019. Le plus grand nœud chinois réalisé par une classe de maternelle mesurait quant à lui plus de 39,6 m de haut et 41,5 m de large.

Les détails de cette prouesse scientifique ont été publiés dans la revue Nature Communications.