Des chimistes de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) et de l'Université de Montréal au Canada ont développé un système moléculaire capable de mesures de pression optique très précises.

La pierre précieuse rubis a servi de source d'inspiration. Cependant, le système développé par l'équipe dirigée par la professeure Katja Heinze à l'Institut de chimie inorganique et de chimie analytique JGU et le professeur Christian Reber à l'Université de Montréal est une molécule hydrosoluble, pas un solide insoluble. Comme le rubis, cette molécule contient l'élément chrome qui lui donne sa couleur rouge, et il a ainsi été surnommé rubis moléculaire. Ce rubis moléculaire peut être utilisé pour mesurer la pression aussi bien à l'état solide que le rubis gemme et en solution grâce à sa solubilité. Ainsi, ce système moléculaire a des applications potentielles dans les domaines des sciences des matériaux, catalyse homogène et hétérogène, et tous les champs imaginables où les changements de pression doivent être surveillés. Les résultats de la recherche ont récemment été publiés dans Angewandte Chemie Édition Internationale .

La mesure de la pression avec le rubis moléculaire est très simple. Le site concerné est irradié avec de la lumière bleue pour être absorbé par le rubis moléculaire, qui émet alors un rayonnement infrarouge. En fonction de la pression, l'énergie de la lumière émise varie de manière très sensible. La pression réelle peut alors être lue à partir de l'énergie de luminescence.

Les mesures de luminescence sophistiquées en fonction de la pression jusqu'à 45, 000 bar ont été exécutés par Sven Otto, un doctorant dans l'équipe Heinze, dans les laboratoires du groupe Reber à l'Université de Montréal. Le séjour de recherche de Sven Otto a été financé par la Graduate School of Excellence de la science des matériaux de Mayence (MAINZ). "Le travail expérimental à Montréal a été une expérience formidable et la preuve de concept réussie était tout simplement fantastique, " a déclaré Otto. " Les pressions les plus élevées employées dans une cellule dite à enclume de diamant sont environ 45 fois plus élevées que celles subies à l'endroit le plus profond connu dans l'océan ", expliqua Otto. « Les très grands effets observés avec ce matériau moléculaire sont vraiment bluffants, " a ajouté le professeur Christian Reber, expert en spectroscopie de luminescence à haute pression et actuellement chercheur invité du DAAD à l'Université de Mayence, financé par le Service allemand d'échanges universitaires. En réalité, les effets sont jusqu'à vingt fois plus importants avec les cristaux de rubis moléculaires qu'avec le rubis de pierre précieuse couramment utilisé.

Le principe des mesures optiques de pression utilisant des matériaux à base de chrome n'est pas nouveau. Cependant, jusqu'à maintenant, tous ces matériaux ont été complètement insolubles comme le rubis. Les mesures de pression avec un seul type d'espèce moléculaire dissoute signalant des changements de pression directement dans la solution n'avaient pas encore été réalisées. "Toutefois, notre rubis moléculaire peut faire l'affaire, " a déclaré le professeur Katja Heinze. "Nous espérons que nos découvertes ouvriront la voie à des applications complètement différentes au-delà des applications classiques et nous travaillons actuellement dans cette direction."