Un déclencheur moléculaire pour lancer des réactions chimiques
Des chercheurs de l'université de technologie d'Eindhoven (TU/e) aux Pays-Bas ont découvert comment tirer parti des forces mécaniques pour contrôler une activité catalytique et ainsi déclencher des réactions chimiques, ce qui est l'un des points les plus fondamentaux de la chimie. Il s'agit de la première concrétisation de ce concept. Les résultats de l'étude ont été publiés en ligne le 6 avril par la revue Nature Chemistry. Les catalyseurs chimiques doivent être activés, ce qui se fait généralement en faisant appel à la chaleur, la lumière ou un autre agent chimique. Mais une équipe de trois chercheurs de l'Institut des systèmes moléculaires complexes et du département de chimie et d'ingénierie chimique de la TU/e ont démontré qu'un catalyseur pouvait passer d'un état dormant à un état actif simplement en tirant sur une chaîne de polymères, qui sert ainsi de «déclencheur» moléculaire. Les chercheurs sont parvenus à ce résultat en enveloppant un ion métallique catalytique entre deux coiffes moléculaires (appelées des ligands). Une chaîne de polymères a été fixée à chaque coiffe, formant une longue chaîne avec le complexe métallique en son centre. Ces complexes ont été dissous dans un liquide soumis à des ultrasons, ce qui a engendré l'apparition de bulles. L'implosion des bulles a créé un fort courant qui sollicite les chaînes et finalement les casse au point le plus faible, celui du complexe métallique. L'une des coiffes est arrachée, ce qui permet à l'ion métallique de remplir sa fonction catalytique: accélérer des réactions chimiques. Cette découverte révolutionnaire ouvre la voie à la création de matériaux autoréparables, capables de se renforcer sous l'influence d'une tension mécanique. Par exemple, si un matériau traité de cette manière commence à se déchirer, ce processus libérera le complexe métallique et activera le catalyseur, réparant instantanément le matériau. Cette découverte pourrait conduire à des recherches vers bien d'autres utilisations, par exemple pour démarrer et arrêter des réactions chimiques. Elle pourrait ainsi simplifier la méthode de traitement dans le cadre du moulage par injection d'objets en plastique. Cette découverte aura également une grande importance dans le domaine de la «recherche en chimie verte». Le contrôle sur la catalyse chimique pourrait améliorer l'efficacité et le rendement des transformations et des réactions chimiques. Pour les chercheurs, «l'activation mécano-chimique ouvre de nouvelles possibilités en catalyse homogène, un domaine vital pour développer des méthodes plus écologiques de synthèse et de traitement de produits chimiques». «Les catalyseurs sont omniprésents dans l'industrie chimique. Ils servent à fabriquer une large gamme de produits, comme des médicaments ou des polymères. Il ne fait aucun doute que la demande pour de nouveaux catalyseurs continuera de croître.»
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Pays-Bas