Le plus gros superatome de cuivre connu contrevient aux règles
Publié par Redbran le 10/12/2018 à 14:00
Source: CNRS-INC
Lorsque des atomes s'agrègent et que l'ensemble présente une configuration électronique similaire à celle d'un atome isolé, on parle de superatome. Des scientifiques de l'institut des sciences chimiques de Rennes (ISCR, CNRS/INSA Rennes/ENSC Rennes/Université Rennes 1), de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) technique de Munich, de l'université de Duisburg-Essen et de l'université de Sao Paulo ont synthétisé et étudié le plus gros superatome de cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur...) connu. Son nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'électrons disponibles ne suit cependant pas les lois censées régir de tels composés. Dans ces travaux, publiés dans Angewandte Chemie International Edition et mis en avant par Nature Reviews Chemistry, le superatome dispose de propriétés magnétiques inédites.


Structure en sphères concentriques de [Cu43Al12](Cp*)12:
atomes de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique...) (gris clair), aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) (gris foncé) et cuivre (autres couleurs).
© ISCR

Agrégats sphériques d'atomes dont la structure électronique ressemble à celle d'atomes isolés, les superatomes font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par les...) de recherches foisonnantes. S'ils se comportent comme un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une...) seul, ils sont bien plus nombreux et variés: ils pourraient donc offrir un panel (Le panel est un groupe de personnes interrogées régulièrement sur leurs opinions ou leurs attitudes. Les personnes peuvent participer aux enquêtes par courrier, téléphone ou, de plus...) plus large de propriétés. Ces composés ne contiennent cependant pas n'importe quel nombre d'électrons, ils suivent un panel réduit de possibilités: les nombres magiques. Des chimistes de l'institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) des sciences chimiques de Rennes (ISCR, CNRS/INSA Rennes/ENSC Rennes/Université Rennes 1), de l'université technique de Munich, de l'université de Duisburg-Essen et de l'université de Sao Paulo ont synthétisé et étudié le plus gros superatome de cuivre connu: il contient 43 atomes de cuivre et 12 d'aluminium, protégés par des ligands.

Synthétisé à Munich, cet agrégat stable de 55 métaux comprend 67 électrons, ce qui contrevient à la règle du nombre magique. De plus, il est le premier superatome connu à avoir des électrons non appariés, au nombre de trois, délocalisés sur les différents atomes de l'agrégat. Cela lui confère des propriétés magnétiques jusqu'alors inédites. Celles-ci pourraient être exploitées en spintronique, une technique qui utilise les propriétés magnétiques des atomes, et donc possiblement des superatomes, pour stocker et transférer des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.). Les chercheurs impliqués comptent d'abord développer de nouveaux superatomes de ce type et explorer leur chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des...) particulière.

Références publication:
Jana Weßing, Chelladurai Ganesamoorthy, Samia Kahlal, Rémi Marchal, Christian Gemel, Olivier Cador, Augusto C. H. Da Silva, Juarez L. F. Da Silva, Jean‐Yves Saillard et Roland A. Fischer
The Mackay-type cluster [Cu43Al12](Cp*)12: open-shell 67 electron superatom with emerging metal- like electronic structure.
Angewandte Chemie International Edition – Juillet 2018
DOI: 10.1002/anie.201806039

Contacts chercheur:
- Jean-Yves Saillard, ISCR UMR6226, INSA Rennes, ENSC Rennes, Université de Rennes (L’université de Rennes, est une ancienne université qui trouve son origine dans une ancienne université ducale fondée en 1460...) 1
- Olivier Cador, ISCR UMR6226, INSA Rennes, ENSC Rennes, Université de Rennes 1
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