Des chercheurs parviennent à "voir" les liaisons chimiques

Une équipe rassemblant des chercheurs d'IBM, du CNRS et du Centro Singular de Investigación en Quimica Biológica y Materiales Moleculares (CIQUS) de l'Université Santiago de Compostella (Espagne) sont parvenus par microscopie à force atomique (AFM) à distinguer les caractéristiques des liaisons entre les atomes dans des molécules. Ce tour de force ouvre de nombreuses perspectives sur la caractérisation des molécules, de leur structure ou encore de leur réactivité et promet de nombreuses applications pratiques.


L'AFM - inventé dans les laboratoires d'IBM en 1986 - permet, à l'aide d'une pointe extrêmement fine, d'aller sonder, sans contact, la matière à l'échelle atomique. A partir des interactions mesurées entre la pointe et l'échantillon, il est possible d'obtenir une image de ce dernier, d'identifier la nature des atomes qui le compose et leur organisation. En jouant sur la composition de la pointe, les chercheurs sont parvenus à obtenir assez de contraste dans leurs mesures - autrement dit assez de précision - pour pouvoir distinguer la nature des interactions électromagnétiques qui lient les atomes entre eux dans les molécules étudiées.

Cette avancée est due à la fois à des améliorations techniques du dispositif mais aussi à la précision des calculs et des simulations numériques qui ont permis de valider la méthode en apportant un soutien théorique nécessaire pour comprendre les causes des variations observées. Les chercheurs ont ainsi pu mettre en évidence la nature, la force et la "longueur" des liaisons chimiques entre des atomes de carbone dans un fullerène, une molécule en forme de ballon de football.

Cette technique permet de renforcer les travaux menés actuellement dans le domaine des nanotechnologies en apportant plus d'information sur les structures à l'échelle atomique. En étudiant la nature et la qualité des liaisons chimiques dans les molécules, les chercheurs peuvent mieux appréhender leur structure, leur réactivité, leur géométrie et utiliser ces données pour développer des systèmes plus efficaces. Les applications pourraient toucher les dispositifs électroniques, les cellules solaires ou encore les diodes électroluminescentes organiques. La compréhension des défauts dans le graphène, une couche monoatomique d'atomes de carbone, pourrait aussi être source de nombreuses innovations dans l'utilisation de ce matériau.