En chimie, certaines liaisons ont longtemps échappé à la compréhension des chercheurs, notamment celles qui impliquent des atomes moins courants comme le bore. Une équipe de l’Université Julius Maximilian de Wurtzbourg, en Allemagne, vient toutefois de réaliser un exploit remarquable en synthétisant pour la première fois une molécule qui contient une triple liaison entre le bore et le carbone. Cette avancée pourrait redéfinir certains principes de la chimie inorganique et ouvrir de nouvelles perspectives pour l’industrie chimique, les matériaux et même la catalyse.
Une percée inattendue : la boryne et sa triple liaison
Pour bien comprendre l’importance de cette découverte, il est nécessaire de revenir sur quelques principes fondamentaux de la chimie. Les atomes, les briques de base de la matière, se lient entre eux pour former des molécules. Ces liaisons peuvent être simples, doubles ou triples selon le nombre d’électrons partagés entre les atomes.
Les éléments comme le carbone, l’azote, l’oxygène et le bore, qui occupent des positions voisines dans le tableau périodique, sont capables de créer ces liaisons fortes, en particulier les triples. On les retrouve par exemple dans des molécules comme le monoxyde de carbone (CO) ou l’azote moléculaire (N₂). Cependant, bien que les liaisons triples soient courantes entre le carbone et d’autres éléments, ou même entre deux atomes de carbone, une triple liaison entre le bore et le carbone était jusqu’ici un défi que la chimie n’avait pas réussi à relever.
Récemment, une équipe de chercheurs de l’Université Julius Maximilian de Wurtzbourg, en Allemagne, a finalement réussi à synthétiser pour la première fois une molécule qui comportait une triple liaison entre un atome de bore et un atome de carbone, baptisée boryne. Cet exploit était depuis longtemps jugé impossible par la communauté scientifique.
Pourquoi cette liaison est-elle si difficile à obtenir ?
La difficulté de cette synthèse réside dans la nature même de l’atome de bore. Contrairement au carbone, qui forme des liaisons solides et stables avec de nombreux autres éléments, le bore a en effet une tendance à être plus réactif et instable dans des configurations similaires.
Dans le cas de la boryne, l’atome de bore se trouve dans un arrangement linéaire avec les atomes de carbone, ce qui crée une tension chimique significative. Ce type de configuration est particulièrement difficile à stabiliser, car l’atome de bore n’est pas naturellement enclin à maintenir une triple liaison avec le carbone. Cette disposition linéaire place le bore dans une situation « inconfortable » qui génère une instabilité dans la molécule. En d’autres termes, bien que la formation de la triple liaison soit théoriquement possible, elle crée un déséquilibre chimique important.
Pour réaliser cette synthèse, les chercheurs ont dû recourir à des conditions très spécifiques. La molécule de boryne a été obtenue en appliquant des températures et des pressions précises, dans un environnement parfaitement contrôlé. Ces conditions étaient nécessaires pour maintenir l’intégrité de la molécule une fois qu’elle a été formée, ce qui explique en grande partie pourquoi il a fallu tant de temps pour parvenir à cette avancée. La stabilisation de cette triple liaison bor-carbone constitue donc non seulement un exploit scientifique en raison de l’instabilité intrinsèque de la molécule, mais aussi grâce à la maîtrise des conditions expérimentales nécessaires à sa création.
Vers des applications inattendues
Cette découverte ne se limite pas à la création d’une simple molécule intéressante : elle ouvre de nouvelles perspectives pour la chimie. Les chercheurs s’intéressent particulièrement à la réactivité de la boryne qui pourrait offrir des pistes pour la création de nouveaux composés chimiques et de nouvelles réactions. En effet, les scientifiques savent que les molécules instables, celles qui sont « mal à l’aise », ont souvent des propriétés réactives très intéressantes qui donnent naissance à des découvertes inattendues.
Comme l’explique Maximilian Michel, l’un des doctorants à l’origine de la création de la boryne, « les composés dans lesquels les atomes se sentent mal à l’aise présentent souvent une réactivité très intéressante ». Cette réactivité pourrait ouvrir la voie à de nouveaux matériaux ou à des procédés chimiques plus efficaces et plus adaptés aux besoins industriels. Il est donc possible que cette découverte inspire des innovations dans divers secteurs, y compris dans la chimie des matériaux, la fabrication de nouveaux catalyseurs ou même dans la création de nouveaux types de batteries.
