Des chercheurs réarrangent les liaisons atomiques en faisant subir des transformations à une molécule à l’aide d’une tension précise

Pour la première fois, des chercheurs ont réarrangé des liaisons atomiques dans une seule molécule. Des ingénieurs chimistes de l’Université de Saint-Jacques-de-Compostelle en Espagne, de l’Université de Ratisbonne en Allemagne et d’IBM Research Europe ont commencé leur expérience avec une substance appelée 5,6,11,12-tétrachlorotétracène (formule C18H8Cl4). Il s’agit d’une molécule à base de carbone qui présente une rangée de quatre cellules en forme de nid d’abeille avec quatre atomes de chlore de chaque côté, planant comme des abeilles affamées.

Les chercheurs ont collé le matériau sur un morceau de cuivre froid et incrusté de sel et ont chassé les atomes de chlore. Ils se sont retrouvés avec une poignée d’atomes de carbone excitables attachés à des électrons non appariés dans une série de structures apparentées.

Au cours de l’expérience, dont les résultats ont été publiés dans , les chercheurs ont observé que deux des électrons de certaines structures ont fini par se reconnecter l’un à l’autre et se sont réarrangés dans le motif en nid d’abeille. La deuxième paire d’électrons a également montré une tendance à s’apparier non seulement entre eux mais aussi avec d’autres électrons à proximité.

Maintenant, alors que de telles structures ne seraient pas capables de tenir longtemps dans des conditions ordinaires, les chercheurs ont noté que leur structure n’était pas ordinaire. Ils ont démontré qu’une légère poussée de tension provenant d’un aiguillon à bétail de la taille d’un atome pouvait aider à forcer la molécule unique à connecter la deuxième paire d’électrons dans une forme où quatre cellules n’étaient plus alignées. La forme ainsi formée est appelée alcyne coudé.

Lorsque la structure a été secouée moins vigoureusement, les électrons se sont appariés différemment, déformant complètement la structure et formant la forme de ce que l’on appelle un cycle cyclobutadiène. Chacun des produits a ensuite été ramené à son état d’origine en utilisant une impulsion d’électrons.

Les chercheurs ont forcé les molécules uniques à développer différentes formes ou isomères en utilisant des tensions et des courants précis. Cela leur a permis de mieux comprendre le comportement des électrons de la molécule ainsi que la stabilité et les configurations préférables des composés organiques.