Avec un microscope à force atomique, les chercheurs d’IBM à Zurich ont pu comparer les liaisons entre les différents atomes de carbone d’une molécule complexe. Une voie nouvelle pour mieux comprendre la réactivité des substances, avec des applications potentielles en chimie, dans le photovoltaïque…
La tradition se maintient : les chercheurs qui ont utilisé un microscope à force atomique (AFM) pour visualiser et comparer des liaisons entres atomes d’une molécule appartiennent au centre de recherche d’IBM Zurich… où a été inventé l’AFM en 1985. L’AFM est un instrument muni d’une pointe ultrafine pour explorer et cartographier la surface d’un objet à l’échelle des atomes.
Mais cette fois, les chercheurs d’IBM, en collaboration avec une équipe du CNRS (Cemes, Toulouse) et des chercheurs espagnols (universidad de Santiago de Compostela), se sont intéressés à ce qui se passe ENTRE les atomes : la liaison chimique, dont la force et la longueur conditionnent la réactivité de la molécule, c’est-à-dire sa propension à réagir avec d’autres molécules.
3 millièmes de milliardième de mètres
En observant au microscope AFM de grosses molécules comme le fullerène (60 atomes de carbone, en forme de « ballon de football »), ou des hydrocarbures, ils ont pu visualiser que, dans une même molécule, toutes les liaisons entre atomes de carbone n’ont pas la même longueur. Ils ont surtout mis en évidence les variations de la densité d’électrons entre les atomes, qui caractérise la force de la liaison. Plus la densité d’électrons est grande, plus la zone concernée apparaît brillante.
Pour réaliser cette prouesse, publiée ce vendredi 14 septembre dans la revue Science, les chercheurs ont accroché, à la pointe de leur microscope, une molécule de monoxyde carbone(CO) : c’est elle qui, en interagissant avec les molécules observées, détecte et amplifie les minuscules variations de densité d’électrons, et de longueur de liaison (jusqu’à 0,03 angström, soit 3 millièmes de milliardième de mètres !). De la physico-chimie de pointe, mais qui pourra servir à trouver de nouveaux catalyseurs pour l’industrie chimique, ou des matériaux plus performants pour fabriquer des cellules photovoltaïques.
