Molécules entortillées

Faire un ruban de Moebius avec une molécule d’hydrocarbure, est-ce bien raisonnable ? Des chimistes allemands l’avaient fait dès 2003. Ils ont récidivé en torsadant une molécule, non plus une fois, mais trois fois !

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Molécules entortillées

Pour fabriquer un ruban de Moebius, la recette est bien connue : prenez une bande de papier, donnez un demi-tour à l’une des extrémités, et coller les deux bouts pour former une boucle. Le résultat est un ruban à une seule face (on passe de l’une à l’autre sans jamais franchir un bord du ruban). Une curiosité topologique qui intéresse les mathématiciens, les enfants, et, entre autres, les chimistes.

En 2003, les chimistes de l’université de Kiel (Allemagne) avaient réussi une prouesse en fabriquant le premier hydrocarbure aromatique dont la molécule a la forme d’un ruban de Moebius. Une molécule cyclique, mais qui comporte donc une torsion de 180°. Une réussite exceptionnelle : cela faisait 50 ans que diverses équipes cherchaient à faire la synthèse de cette monstruosité chimique, dont le calcul théorique montrait qu’elle pouvait exister, bien que violant les règles habituelles sur la stabilité des molécules.

Fort de ce succès, ils ont persisté dans cette voie, est c’est dans un article paru tout récemment dans la revue Nature Chemistry (voir le résumé) qu’ils expliquent comment ils ont créé une molécule sous la forme d’un ruban tordu 3 fois. Leur méthode relève autant de la chimie de pointe que de la réflexion topologique. Tout le problème est en effet de trouver des réactifs de départ qui, en s’assemblant, donneront la forme visée. Ils y sont parvenus en recombinant chimiquement 3 composés de formes hélicoïdales… La même stratégie devrait permettre de fabriquer des molécules encore plus entortillées.

Ces molécules ont des propriétés électriques et optiques inédites intéressantes. Les chercheurs y trouvent aussi l’occasion de mettre au point des voies de synthèse chimique originales. Mais faire des boucles ou des nœuds avec des molécules est en soi un sport très apprécié dans certaines équipes de recherches (voir article lié).

Thierry Lucas

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