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    La répulsion initiale dans la liaison chimique n'exclut pas une attraction ultérieure

    Passage d'une liaison physique faible (physisorption) à une liaison chimique forte (chimisorption).

    Le philosophe Arthur Schopenhauer a formulé une métaphore appelée le dilemme du porc-épic, ce qui explique une certaine distance optimale entre les personnes. Les gens se sentent seuls à un trop grand espacement et mal à l'aise à trop près. Schopenhauer a expliqué l'espacement idéal en utilisant la parabole suivante :« Un certain nombre de porcs-épics se sont blottis les uns contre les autres pour se réchauffer par une froide journée d'hiver; mais comme ils ont commencé à se piquer avec leurs piquants, ils furent obligés de se disperser. Cependant, le froid les a réunis à nouveau, quand juste la même chose s'est produite. Enfin, après de nombreux tours de regroupement et de dispersion, ils découvrirent qu'ils feraient mieux de rester à peu de distance l'un de l'autre. De la même manière, le besoin de la société rassemble les porcs-épics humains, seulement pour être mutuellement repoussés par les nombreuses qualités piquantes et désagréables de leur nature. »

    Le lauréat du prix Nobel Richard Feynman a signalé un phénomène similaire pour les atomes, les éléments de base de la matière. Son manuel en trois volumes, Les conférences Feynman sur la physique , commence par la présomption que dans le cas d'un événement cataclysmique érodant toutes les connaissances humaines, la phrase suivante contiendrait les informations les plus utiles sur la nature sous la forme la plus courte :" ...toutes choses sont faites d'atomes - de petites particules qui se déplacent en mouvement perpétuel, s'attirant quand ils sont à peu de distance l'un de l'autre, mais repoussant d'être serrés l'un dans l'autre."

    Cependant, la nature de l'interaction des atomes et des molécules avec les surfaces est encore plus complexe, comme l'avait déjà découvert le physicien Lenard-Jones en 1932. Dans certains cas, deux modes de collage peuvent se produire :un collage faible, appelé physisorption, et un lien fort, appelée chimisorption. La physisorption fait que la poussière adhère aux surfaces ou permet aux geckos de marcher sur les murs et les plafonds sans tomber. La chimisorption est 10 à 100 fois plus forte que la physisorption. L'interaction entre la physisorption et la chimisorption est cruciale pour le nettoyage des gaz d'échappement dans les convertisseurs catalytiques des voitures et dans les réacteurs industriels qui fabriquent des produits chimiques de base par des réactions catalytiques.

    Les deux modes d'adsorption sont exprimés par une courbe d'énergie qui montre deux minima. Ces courbes d'énergie sont affichées dans les manuels de chimie physique et de science des surfaces depuis des décennies, bien que l'accès expérimental ait été limité aux points d'équilibre où se produisent la physisorption et la chimisorption. Un groupe de physiciens expérimentateurs de l'Université de Ratisbonne, Ferdinand Huber, Julian Berwanger et Franz J. Giessibl, ont enregistré expérimentalement la genèse de la courbe d'énergie impliquée dans le passage de la physisorption à la chimisorption.

    Ils y sont parvenus en attachant une molécule de CO à la pointe d'un microscope à force atomique et en la déplaçant vers un seul atome de fer qui se trouve sur une surface de cuivre et a enregistré la force qui a agi dans le processus. L'équipe comprenait les chimistes quantiques Svitlana Polyesa, Sergiy Mankovsky et Hubert Ebert de l'Université Ludwig-Maximilians de Munich, qui a élaboré l'explication théorique. Le franchissement de la barrière énergétique entre physisorption et chimisorption nécessite un réarrangement des électrons (hybridation) qui constituent les liaisons, comme cela a été confirmé dans les calculs de chimie quantique.

    Revenant à Schopenhauer et aux relations humaines, il n'est pas rare que les humains puissent également devenir fortement attirés après avoir surmonté une éventuelle répulsion initiale.


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