Une molécule de type fullerène composée entièrement d’atomes métalliques a été fabriquée par des chercheurs chinois. Comme la molécule est très instable, il n’est pas certain qu’elle trouvera des applications directes, mais son existence pourrait fournir de nouvelles informations sur les liaisons entre les atomes métalliques.

L’allotrope de carbone en forme de football Buckminsterfullerène (C₆₀), dont la découverte inattendue en 1985 a valu à Harry Kroto, Robert Curl et Richard Smalley un prix Nobel, a ensuite été utilisée dans des matériaux légers résistants aux chocs, des cellules solaires et même dans des applications médicales. Des structures fullerènes inorganiques analogues ont depuis été produites à partir de composés tels que le disulfure de tungstène et le diséléniure de molybdène. Mais les fullerènes purement métalliques sont restés insaisissables : les calculs théoriques prédisent qu’un Au sphérique₃₂ Une forme d’or devrait exister, mais – peut-être en raison de la difficulté de caractériser les structures aux rayons X en phase gazeuse – elle n’a été détectée que lorsqu’elle est stabilisée par des ligands externes.

Dans le nouveau travail, Zhong-Ming Sun de l’Université de Nankai en Chine et ses collègues ont cristallisé un composé dans lequel le potassium-or-antimoine [K@Au₁₂Sb₂₀]^5- L’anion est un amas dodécaédrique. Un atome d’or se trouve au centre de chaque face, avec un atome d’antimoine à chaque sommet. Au centre se trouve un atome de potassium, qui modèle la structure en se coordonnant avec les 12 atomes d’or.

Tout comme la découverte originale du fullerène, les découvertes des chercheurs chinois n’étaient pas planifiées : « Avant de commencer l’expérience, nous n’avions aucune idée de ce qui allait se former », explique Sun. « Nous pensions que cela devrait être quelque chose de nouveau, mais en réalité, personne ne savait ce qui allait se passer. »

L’instabilité de la molécule pourrait exclure certaines applications, mais Sun affirme que les informations qu’elle fournit sur les liaisons entre les atomes métalliques pourraient s’avérer inestimables. « Personne n’avait pensé à former ce type de structure, mais la forme papillon des deux atomes d’or et des deux atomes d’antimoine forme une liaison à quatre centres et à deux électrons », explique Sun. « Cette structure peut être considérée comme une sorte de superatome car elle est sphérique aromatique – et c’est plutôt nouveau. »

‘C’est un beau [study] sur la structure d’une nouvelle molécule métallique à symétrie dodécaédrique», explique Harry Dorn, physico-chimiste organique de Virginia Tech ; « J’ai le sentiment qu’il est un peu exagéré de le relier à un fullerène, car les fullerènes peuvent piéger cinq, six ou sept atomes à l’intérieur. »

Dorn craint que la molécule soit trop instable pour que les chercheurs puissent même obtenir un spectre de masse, mais il pense que des molécules similaires pourraient être stabilisées à l’avenir. Il trouve le mécanisme de formation particulièrement intéressant : « Je n’ai rien vu de tel où l’on passe de choses ayant une faible symétrie à des choses ayant une symétrie aussi élevée que celle-ci », dit-il. «Je reviens à sa beauté.»