Représentation du réseau supramoléculaire borroméen obtenue par les chercheurs du Politecnico di Milano. Crédit :Politecnico di Milano
La prestigieuse revue Chimie a publié la première mécanosynthèse d'un cristal moléculaire à topologie borroméenne. La recherche a été menée par une équipe internationale dirigée par le professeur Pierangelo Metrangolo, Giuseppe Resnati, et Giancarlo Terraneo au Département de chimie, Matériaux et génie chimique "Giulio Natta" du Politecnico di Milano.
Les résultats obtenus par le groupe Politecnico di Milano ont montré que la mécanosynthèse peut être appliquée à l'auto-assemblage de structures supramoléculaires complexes à plusieurs composants telles que les anneaux borroméens, démontrer, en détail, le mécanisme de formation de cette topologie complexe. Ces découvertes ouvrent de nouvelles perspectives dans la conception de systèmes chimiques complexes tels que la mécanosynthèse des diamants, le développement de matériaux absorbants permettant d'utiliser le stockage de l'hydrogène dans l'automobile de pointe, composites ultra-légers pour l'aéronautique, et le développement de nouveaux médicaments.
La mécanochimie étudie l'application de l'énergie mécanique à une réaction chimique réalisée à l'état solide, d'influencer son rythme et sa trajectoire. Les origines de la mécanochimie remontent à l'âge de pierre, où l'utilisation de mortier et de pilon pour la préparation d'aliments ou de colorants représentait un processus pour induire des transformations chimiques par des forces mécaniques.
D'un point de vue environnemental, les procédés mécanochimiques sont particulièrement durables puisque, se déroulant à l'état solide, ils n'utilisent pas de solvants toxiques ou inflammables. Pour cette raison, leur utilisation est largement répandue dans de nombreux secteurs industriels de la chimie verte et de l'ingénierie durable dont la pharmacie, chimie des polymères, et composites.
Synthèse à l'état solide d'un cristal moléculaire avec une topologie borroméenne. Crédit :Chem
Malgré cela, les mécanismes par lesquels l'énergie mécanique contribue à la rupture et à la formation de nouvelles liaisons chimiques ne sont pas entièrement compris, encore, ainsi que l'applicabilité générale de la mécanochimie à divers processus chimiques.
Le nœud borroméen se compose d'un nœud formé de trois anneaux dans lesquels deux anneaux sont parallèles l'un à l'autre et c'est seulement le troisième anneau qui les emboîte en gardant tous les trois ensemble. Simplement en coupant n'importe lequel des trois anneaux, le nœud borroméen s'effondre.
L'étymologie du nom remonte à Federico Borromeo, cardinal et archevêque de Milan qui choisit le nœud borroméen comme emblème. Le symbole de la dynastie borroméenne est les trois anneaux enchevêtrés et représente la Trinité. Les anneaux borroméens indiquent « la force dans l'unité ». Ce symbole a également été adopté par d'autres cultures à différentes époques, y compris les Écossais et les Vikings.
D'un point de vue mathématique, la topologie borroméenne est l'une des plus complexes et fascinantes.
