L'azote est abondamment disponible dans la nature et constitue la base de nombreux produits de valeur, à la fois naturel et artificiel. Cela nécessite une réaction connue sous le nom de "fixation de l'azote", par lequel l'azote moléculaire est divisé en deux atomes d'azote qui peuvent ensuite être reliés à d'autres éléments comme le carbone ou l'hydrogène. Mais réaliser la fixation d'azote pour fabriquer de l'ammoniac à l'échelle industrielle nécessite des conditions difficiles avec une température et une pression très élevées. Des scientifiques de l'EPFL ont maintenant développé un composé à base d'uranium qui permet la fixation de l'azote dans des conditions ambiantes. L'oeuvre, Publié dans La nature , constitue une base pour le développement de catalyseurs plus efficaces, tout en mettant en évidence de nouveaux concepts qui peuvent être étendus aux métaux au-delà de l'uranium.

Bien qu'il soit largement utilisé, l'ammoniac n'est pas si facile à faire. La principale méthode de production d'ammoniac au niveau industriel est aujourd'hui le procédé Haber-Bosch, qui utilise un catalyseur à base de fer et des températures autour de 450 ^o C et une pression de 300 bars, soit près de 300 fois la pression au niveau de la mer.

La raison en est que l'azote moléculaire, tel qu'il se trouve dans l'air, ne réagit pas très facilement avec les autres éléments. Cela fait de la fixation de l'azote un défi considérable. Pendant ce temps, de nombreux micro-organismes se sont adaptés pour effectuer la fixation de l'azote dans des conditions normales et dans les limites fragiles d'une cellule. Ils le font en utilisant des enzymes dont la biochimie a inspiré les chimistes pour des applications dans l'industrie.

Le laboratoire de Marinella Mazzanti à l'EPFL a synthétisé un complexe contenant deux ions uranium(III) et trois centres potassium, maintenus ensemble par un groupe nitrure et une structure métalloligand flexible. Ce système peut lier l'azote et le diviser en deux dans l'air ambiant, des conditions douces en ajoutant de l'hydrogène et/ou des protons ou du monoxyde de carbone au complexe d'azote résultant. Par conséquent, l'azote moléculaire est clivé, et se lie naturellement avec l'hydrogène et le carbone.

L'étude prouve qu'un complexe d'uranium moléculaire peut transformer l'azote moléculaire en composés à valeur ajoutée sans avoir besoin des conditions difficiles du procédé Haber-Bosch. Il ouvre également la porte à la synthèse de composés azotés au-delà de l'ammoniac, et constitue la base du développement de procédés catalytiques pour la production de molécules organiques contenant de l'azote à partir d'azote moléculaire.