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Matière

Première observation directe du type de liaisons moléculaires

Une équipe de recherche d'IBM est parvenue, pour la première fois, à distinguer le type de liaisons chimiques dans une molécule en utilisant un nouvel outil, le microscope à force atomique (AFM).

Les chercheurs ont réussi à filmer l'ordre de liaison et la longueur de liaisons de carbone à carbone dans le fullerène (ou C60, une molécule en forme de ballon de football) et dans deux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). C'est en 1985 qu'on a observé pour la première fois une molécule de fullerène (C60). Cette molécule qui a une structure identique à un ballon de football se compose de 12 pentagones et de 20 hexagones et chacun de ses sommets correspond à un atome de carbone.

Le responsable de ces recherches, Leo Gross, détaille cette découverte : «Nous avons découvert deux mécanismes de contraste différents pour distinguer les liaisons. Dans le premier, on observe des différences de force mesurée au niveau des liaisons. Le second mécanisme de contraste nous a surpris car les liaisons semblaient avoir différentes longueurs selon les mesures prises au microscope AFM. Mais nous avons ensuite découvert que la cause de ce contraste était la présence d'une molécule de monoxyde de carbone à la pointe du microscope.»

Les chercheurs d'IBM avaient déjà réussi à filmer la structure chimique d'une molécule mais les subtiles différences au niveau des liaisons n'avait pu être observées directement. Grâce à ce nouvel outil, les chercheurs ont pu démontrer que toutes les liaisons n'étaient  pas égales. Les liaisons entre atomes de carbone dans ces molécules présentent en effet des différences légères de longueur et d'intensité. Les différentes propriétés chimiques, électroniques et optiques de ces molécules correspondent logiquement aux différences de liaison observées dans les systèmes polyaromatiques.

Cette avancée est très importante, non seulement sur la plan de la connaissance fondamentale de la matière mais également parce qu'elle va très concrètement permettre de concevoir et de réaliser de nouveaux dispositifs électroniques, à la fois plus petits et plus rapides. Il va notamment devenir possible d'étudier au niveau atomique l'effet des défauts dans le graphène sur les liaisons atomiques ainsi que les modifications de ces liaisons lors de réactions chimiques complexes. Cette percée jette un nouveau pont entre physique, chimie, optique et électronique. Elle devrait se traduire rapidement par la réalisation de cellules solaires organiques et d'écran LED plus performants et aura également de multiples retombées dans le domaine de la communication sans fil haut débit.

Article rédigé par Mark FURNESS pour RTFlash

IBM

Science

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