Des chimistes créent de nouveaux matériaux à partir d’anneaux moléculaires auto-assemblés

Imaginez jeter des pièces de Lego dans l’air et les voir tomber au sol assemblées dans la forme d’une maison ou d’un avion. La nature fait sans arrêt la même chose sans effort, en utilisant des molécules comme des blocs de construction.

La bonne combinaison d’ingrédients et de conditions rassemble spontanément des structures aussi complexes que des virus ou des membranes cellulaires. Les chimistes s’émerveillent de cette formule très efficace pour créer de grandes structures moléculaires et continuent à chercher de nouvelles façons d’imiter ce processus en utilisant leurs propres composants.

Des chercheurs en chimie de l’Université McMaster ont réussi à induire l’assemblage de molécules connues comme oxydes de tellurazole en des structures cycliques - une avancée majeure dans leur domaine, qui crée un nouvel ensemble de matériaux très prometteur.

Le Professeur Ignacio Vargas Baca, professeur agrégé au Département de Chimie et de biologie chimique de l’Université McMaster indique « Quand nous aurons compris les propriétés de ces nouveaux matériaux, nous pourrons étudier leurs applications potentielles. »

La découverte est publiée dans la prestigieuse revue scientifique Nature Communications .
Le groupe de Baca travaille dans le domaine de la chimie supramoléculaire, dans lequel la clé est d’exploiter les forces qui maintiennent les molécules ensemble. Les atomes d’hydrogène, par exemple, peuvent former des ponts solides entre des molécules d’eau ou des paires de brins d’ADN, appelées liaisons hydrogènes.

Plus tôt, la découverte que les atomes d’iode et de brome pouvaient agir d’une manière similaire avait suscité un grand enthousiasme dans les milieux de la chimie, donnant naissance au champ très en vogue de « liaison halogène », où d’autres chercheurs ont réussi des assemblages énormes, mais ont eu des difficultés à contrôler l’association de quelques molécules.

Pendant ce temps, le groupe Vargas s’est concentré sur des éléments d’une colonne différente de la table périodique, et a travaillé avec des chalcogènes.
Il a découvert que certaines molécules qui contiennent l’élément tellure s’assemblent automatiquement en forme d’anneaux en solution, un succès qui n’a pas d’égal dans le domaine des liaisons d’halogènes et qui constitue une avancée significative dans la chimie supramoléculaire.
Pour l’instant, il envisage une utilisation dans des domaines aussi divers que les technologies de la communication, le stockage du gaz et la catalyse.

Le Dr. Vargas attribue ces découvertes aux installations et à l’expertise de l’Université McMaster en résonance magnétique nucléaire et diffraction des rayons X, et l’accent mis par le programme de chimie de premier cycle sur l’enseignement expérimental. Il précise que Peter Ho, premier auteur de l’article, a réalisé le travail publié lorsqu’il était étudiant de premier cycle.
La recherche du Dr. Vargas a été financée par les programmes du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, à savoir les « subventions à la découverte », des bourses postdoctorales et des bourses de recherche de premier cycle, ainsi que le programme « McWork » de l’Université de McMaster.

Pour en savoir plus :
Nature Communications  : “Supramolecular macrocycles reversibly assembled by Te…O chalcogen bonding”
Nature Communications , 19 Avr 2016 : 7, 11299 doi:10.1038/ncomms11299
http://www.nature.com/ncomms/2016/160419/ncomms11299/full/ncomms11299.html

Source :
Nouvelles de l’université de McMaster- 20 avril 2016
http://dailynews.mcmaster.ca/article/chemists-create-new-materials-from-molecular-rings-that-assemble-themselves/

Rédacteur :
Sophie DECAMPS – Chargée de Mission pour la Science et la Technologie à Toronto – sophie.decamps[a]diplomatie.gouv.fr