Une équipe de recherche du King’s College London a isolé une nouvelle forme d’aluminium, un métal très abondant, qui pourrait constituer une alternative beaucoup moins chère et plus durable aux terres rares couramment utilisées.
La docteure Clare Bakewell, maître de conférences au Département de chimie, et son laboratoire ont développé des molécules d’aluminium hautement réactives capables de rompre des liaisons chimiques résistantes. Publiés dans Nature Communictions, leurs travaux ont également révélé des structures moléculaires jamais observées auparavant, ce qui ouvre la possibilité de nouveaux types de réactivité.
L’équipe a rapporté le premier exemple d’un cyclotrialumane, un composé constitué de trois atomes d’aluminium disposés en structure trimère – triangulaire. Cette molécule trimère présente une réactivité sans précédent car sa structure est conservée lorsqu’elle est dissoute dans différentes solutions, la rendant suffisamment robuste pour être utilisée dans une gamme de réactions chimiques. Celles-ci incluent la dissociation du dihydrogène et l’insertion étape par étape ainsi que la croissance en chaîne de l’hydrocarbure à 2 carbones, l’éthène.
Les métaux sont essentiels à la fabrication d’une grande variété de produits chimiques de base et de spécialité produits par l’industrie. Cependant, de nombreux procédés, en particulier catalytiques, utilisent des matériaux précieux et coûteux comme le platine, dont l’extraction est néfaste pour l’environnement.
Les scientifiques cherchent depuis longtemps des métaux alternatifs pour les transformations chimiques. La docteure Clare Bakewell a déclaré : « Les métaux de transition sont les chevaux de bataille de la synthèse et de la catalyse chimiques, mais beaucoup des plus utiles deviennent de plus en plus difficiles d’accès et d’extraction – ils se trouvent souvent dans des zones d’instabilité politique, ce qui augmente la demande et le prix. Les chimistes se sont tournés vers des éléments plus communs du tableau périodique, et nous avons choisi l’aluminium, car il est très abondant, ce qui le rend environ 20 000 fois moins coûteux que les métaux précieux tels que le platine et le palladium. »
Non seulement la docteure Bakewell et son équipe progressent dans la conception de composés d’aluminium utilisables en synthèse chimique, mais ils découvrent également de nouvelles réactions fascinantes en cours de route.
La docteure Bakewell a souligné : « Ce qui est spécial dans ce travail, c’est que nous repoussons les frontières de la connaissance chimique. Le plus excitant, c’est que nous pouvons utiliser ce trimère d’aluminium pour construire des composés totalement nouveaux avec des niveaux de réactivité jamais observés auparavant – y compris les cycles à 5 et 7 chaînons d’aluminium et de carbone formés par réaction avec l’éthène. Ces capacités vont au-delà des métaux de transition que nous tentions à l’origine de mimer, et nous placent à l’avant-garde de la recherche chimique. »
Grâce à cette chimie, Bakewell estime que les chimistes pourraient développer de nouvelles formes de réactions, ou créer des architectures moléculaires encore plus grandes, aux propriétés uniques pour construire de nouveaux matériaux et produits.
Elle a ajouté : « Nous sommes très clairement dans une phase exploratoire et nous en sommes seulement au début du déverrouillage du potentiel de ces matériaux abondants sur Terre. Mais d’après ce que nous avons déjà observé, cette chimie pourrait soutenir une transition vers une production chimique plus propre, plus verte et moins coûteuse, tout en permettant de nouvelles découvertes en chemin. »
Journal : Nature / https://www.nature.com/articles/s41467-026-68432-1
Source : King’s College London
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