Des chercheurs ont réussi à fabriquer un cristal contenant une liaison rare entre l’uranium et le carbone.
Dans une molécule, les atomes restent attachés les uns aux autres grâce à leurs électrons. Selon la manière dont ils interagissent, ils peuvent former des liaisons simples, doubles ou triples. Elles ne sont pas toutes identiques, notamment lorsqu’un métal entre en jeu.
Répartition des 92 électrons de l’atome d’uranium sur ses différentes couches électroniques.
Crédit : Pumbaa, d’après Greg Robson / Wikimedia Commons — CC BY-SA 2.0 UK.
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Les chimistes savent depuis longtemps créer certaines liaisons triples entre le carbone et des métaux. Mais avec l’uranium, un métal lourd, ils avaient beaucoup plus de mal à obtenir un type particulier de liaison, appelé « carbyne de Fischer ». D’autres liaisons uranium-carbone étaient déjà connues, mais cette forme précise résistait aux tentatives de fabrication.
Une équipe internationale a finalement trouvé une solution. Les chercheurs ont fait réagir une substance contenant de l’uranium avec une autre capable d’apporter du carbone. Ils ont obtenu une poudre rouge, puis de petits cristaux. Les molécules fabriquées contiennent deux atomes d’uranium reliés par un groupe comprenant du carbone et de l’azote.
Ces cristaux ont permis d’examiner la structure du composé grâce aux rayons X. Les chercheurs ont ainsi mesuré la position des atomes et la très courte distance entre l’uranium et le carbone. Mais cela ne suffisait pas à connaître exactement la nature de leur liaison.
Ils ont donc étudié la répartition des électrons à l’aide d’autres mesures et de calculs informatiques. Le résultat confirme une interaction qui présente les caractéristiques d’une triple liaison.
Pourquoi cette découverte a-t-elle demandé autant de travail ? Des liaisons triples uranium-carbone avaient déjà été observées dans des situations très particulières, par exemple à des températures extrêmement basses. Ici, les chercheurs ont pu isoler un composé solide et l’étudier avec des méthodes habituelles de laboratoire.
La découverte permet surtout de mieux comprendre comment l’uranium se lie à d’autres éléments. C’est important pour étudier les métaux lourds de sa famille, dont les électrons se comportent parfois différemment de ceux des métaux plus courants.
Les chercheurs vont maintenant examiner les réactions possibles de ce composé et tenter de fabriquer d’autres molécules du même genre. Ils disposent désormais d’un nouvel exemple concret pour comprendre des liaisons chimiques qui, jusqu’ici, étaient particulièrement difficiles à étudier.