Une étude montre que les atomes peuvent se lier
Le dibéryllium déconcerte les chimistes depuis de nombreuses années. De récents travaux ont conduit à identifier 11 niveaux vibratoires de cette molécule, mais une équipe américano-tchèque a fait état d'un douzième. Les résultats ont été publiés dans la revue Science. Constitué de deux atomes, le dimère de béryllium est une molécule résistante et toxique, présente dans certains minéraux et utilisée en alliage avec d'autres métaux pour divers usages dont des éléments d'armes nucléaires, expliquent les docteurs Krzysztof Szalewicz et Konrad Patkowski de l'université du Delaware aux États-Unis et Vladimír Spirko, un chimiste de l'académie des sciences de la République tchèque. Pendant longtemps, les chercheurs ont cru que les deux atomes du dimère se repoussaient. Le Dr Patkowski, auteur principal de l'étude, déclare que cette opinion s'appuyait sur une théorie fondamentale de chimie qui explique la répartition des électrons sur les différentes orbitales, au sein d'une molécule. Cependant, il y a plus de 40 ans, les scientifiques ont découvert qu'au contraire, ces deux atomes se liaient ensemble. Néanmoins, les tentatives d'explication théorique des forces responsables de la liaison des atomes de béryllium se sont soldées par des résultats très différents. Plus tard, en mai 2009, lorsqu'une équipe de l'université Emory aux États-Unis enregistre enfin l'énergie vibratoire de ces atomes pour 11 niveaux, réconciliant ainsi les modèles théoriques et expérimentaux. «Lorsqu'une molécule vibre, la distance entre les atomes évolue en fonction du temps. Une molécule ne peut pas rester figée, sans vibrer», ajoute le Dr Patkowski. «Et plus son énergie de vibration est élevée, plus ses atomes s'écartent de leur position d'équilibre.» Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont confirmé l'existence d'un douzième mode vibratoire, plus élevé, grâce aux travaux de «morphing» du Dr Spirko. Cette méthode permet d'appliquer des modifications simples à la courbe théorique d'énergie d'interaction pour l'accorder aux résultats expérimentaux. «Les versions de cette énergie potentielle, adaptées pour correspondre aux données expérimentales, rendent bien compte du spectre observé», expliquent les scientifiques. «Les résultats [de l'équipe d'Emory] concordent avec notre étude, et ce fut réellement gratifiant de voir disparaître le désaccord mystérieux constaté jusqu'ici entre la théorie et l'expérience», ajoute le Dr Patkowski. «Ces travaux ont montré que nous étions sur la bonne voie.» «Le dimère de béryllium sert couramment pour des études de tests en physique théorique et expérimentale, pourtant cette molécule n'a rien de courant», souligne-t-il. «C'est un petit système prototype, difficile pour les études expérimentales en raison de sa toxicité et de sa réactivité, comme pour les études théoriques car les méthodes habituelles de chimie quantique lui conviennent très mal.» «Ce qui est intéressant avec cette molécule c'est que la chimie habituelle nous dit que les atomes ne devraient pas se lier, et pourtant c'est ce qu'ils font, et avec force. C'est donc un excellent modèle pour concevoir de nouvelle théorie de physique moléculaire.» L'étude a été en partie financée par l'académie des sciences de la République tchèque ainsi que par son ministère de l'enseignement, de la jeunesse et des sports.
Pays
Tchéquie, États-Unis