Un trio de chimistes de l'Institut de physique chimique de Dalian de l'Académie chinoise des sciences, en collaboration avec un collègue de l'Université de Western Ontario, a fait le plus petit nœud jamais réalisé, en utilisant seulement 54 atomes. Dans leur étude, publiée dans la revue Nature Communications , Zhiwen Li, Jingjing Zhang, Gao Li et Richard Puddephatt se sont accidentellement mariés alors qu'ils tentaient de créer des acétylures métalliques dans leur laboratoire.
Les chercheurs tentaient de créer des types d’alcynes appelés acétylures métalliques afin de conduire d’autres types de réactions organiques. Plus précisément, ils tentaient de relier des structures de carbone à des acétylures d'or. Généralement, un tel travail aboutit à la création de simples chaînes d'or connues sous le nom de caternames.
Mais, de manière inattendue, le résultat d’une réaction a créé une chaîne qui s’est nouée en un nœud trèfle sans aucune extrémité. Les nœuds de trèfle sont utilisés dans la fabrication des bretzels et jouent un rôle majeur dans la théorie des nœuds. Les chercheurs ont noté que le nœud avait un rapport de croisement de la colonne vertébrale (BCR) de 23. Les BCR des nœuds sont une mesure de la résistance du nœud. La plupart des nœuds organiques, note l'équipe, ont un BCR compris entre 27 et 33.
Le nœud représente un record :sa forme de trèfle à trois feuilles bat un précédent record détenu par une autre équipe en Chine qui a créé un nœud de 69 atomes en 2020. L'ancien détenteur du record a été créé exprès par cette équipe en utilisant des techniques développées pour enlacer les brins en nœuds. Le nouveau détenteur du record s'est auto-assemblé, et l'équipe derrière lui ne comprend toujours pas comment cela s'est produit. On ne sait pas encore s'il est possible de faire un nœud plus petit.
La création de nœuds aussi minuscules, souligne l’équipe de recherche, n’est pas seulement une astuce de laboratoire intéressante :des nœuds microscopiques se forment dans de nombreux contextes naturels, comme dans l’ARN et l’ADN et dans plusieurs autres protéines. En créant de minuscules nœuds, les chimistes en apprennent davantage sur comment et pourquoi ils apparaissent dans la nature. Cela pourrait également aider à la découverte de nouveaux types de polymères et/ou de plastiques.
Plus d'informations : Zhiwen Li et al, Auto-assemblage du nœud de trèfle moléculaire le plus petit et le plus serré, Nature Communications (2024). DOI :10.1038/s41467-023-44302-y
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