Le système périodique contient 118 éléments chimiques. Cependant, seulement quelques-uns d'entre eux, comme l'hydrogène, carbone, azote, l'oxygène et le silicium, sont d'une importance capitale dans notre vie quotidienne. Mais les choses deviennent vraiment excitantes d'un point de vue chimique lorsqu'il s'agit d'éléments moins connus. Un groupe de recherche international d'Allemagne et de Finlande a découvert des structures moléculaires étonnantes et magnifiques lorsque, au lieu d'oxygène ou de soufre, ils ont utilisé l'élément tellure, qui a un poids différent, dans des molécules d'hydrocarbures en forme d'anneau. Ces composés se distinguent par le fait qu'ils sont disposés dans le cristal pour former des tubes très symétriques qui interagissent entre eux via les atomes de tellure.

Les anneaux moléculaires sont disposés en tubes

Le tellure semi-conducteur a des propriétés chimiques similaires à celles des éléments « connexes » que sont le soufre et le sélénium. Il n'est donc pas surprenant que les hydrocarbures annulaires, dans lequel l'équipe a spécifiquement incorporé des atomes de tellure, se comportent également de manière similaire aux composés connus correspondants qui contiennent du soufre ou du sélénium, du moins lorsqu'ils sont dissous. Le tellure occupe néanmoins une place particulière.

"Quelque chose de spécial se produit lorsque ces substances forment des cristaux, " déclare le professeur Wolfgang Weigand de l'université Friedrich Schiller d'Iéna, l'un des deux auteurs correspondants de la publication actuelle sur ce sujet. "Des tubes pratiquement infiniment longs sont alors formés, dans lequel les molécules en forme d'anneau sont maintenues ensemble par les atomes de tellure. Cela se produit en raison d'une interaction intermoléculaire inhabituellement forte. Par conséquent, des structures très intéressantes sont créées, que nous pouvons observer ici." Des structures similaires sont déjà connues en chimie, par exemple celles appelées charpentes métallo-organiques. « Contrairement à ceux-là, cependant, nos composés ne sont pas des polymères de coordination, " explique Weigand. " Par conséquent, ils se comportent différemment. Cela se voit, par exemple, dans le fait qu'ils ne fabriquent ces formes supramoléculaires que sous forme de cristaux et non lorsqu'elles sont dissoutes." Cependant, les premiers résultats expérimentaux montrent que l'oxygène atmosphérique peut oxyder les atomes de tellure, puis les lier ensemble pour former des composés empilés.

Une nouvelle façon de stocker le gaz ?

L'équipe de recherche germano-finlandaise a découvert que, en raison de leurs cavités spéciales, ces composés de tellure sous forme solide ont une surface extrêmement importante de près de 1000 mètres carrés par gramme, soit environ deux terrains de basket et demi. « Il est en principe concevable que les gaz, comme le dioxyde de carbone, pourraient être capturés dans ces cavités, " dit Wolfgang Weigand. " Cependant, il était important pour nous tout d'abord d'explorer et d'étudier ces composés passionnants. » Des recherches supplémentaires sont nécessaires avant que des applications pratiques puissent devenir possibles.

"Cette recherche n'aurait pas été possible sans le programme Erasmus de l'UE, " ajoute le chimiste d'Iéna Weigand. " L'idée de ce travail est venue à l'origine de mon ancien doctorant, Dr Tobias Niksch, à Iéna, et grâce à un séjour en tant que chercheur invité à l'Université d'Oulu en Finlande par mon ancien étudiant en Master, Marko Rodewald, dans le groupe dirigé par le Prof. Risto Laitinen. Nous entretenons de très bonnes relations avec l'université depuis 15 ans et nous avons fréquemment publié des résultats de recherche ensemble. Et les calculs théoriques de cet article ont été effectués par l'un des anciens doctorants de Risto Laitinen, qui fait maintenant des recherches à l'Université de Jyväskylä en Finlande. Cet article montre donc à quel point les échanges et la mise en réseau sont importants pour le progrès scientifique. J'ai déjà hâte de faire d'autres recherches sur ces structures intéressantes avec nos collègues finlandais."