Les chercheurs ont créé une molécule dotée d'une topologie novatrice évoquant un demi-ruban de Möbius, nécessitant quatre boucles pour revenir au point de départ. Cette structure, composée de 13 atomes de carbone et deux atomes de chlore, a été assemblée sur une surface en or à basses températures. Cette découverte met en lumière des avancées potentielles en ingénierie moléculaire et simulations quantiques.
Des chimistes dirigés par Igor Rončević à l'Université de Manchester au Royaume-Uni ont développé une molécule présentant une forme « demi-Möbius » sans précédent, qui est décrite comme deux fois plus insolite que le traditionnel ruban de Möbius. Le ruban de Möbius, une bande en boucle dotée d'une seule torsion, nécessite de parcourir la boucle deux fois pour revenir au côté initial. En revanche, cette nouvelle molécule exige quatre circuits complets pour qu'une particule quantique achève son trajet de retour à l'origine. nnLa molécule est constituée d'un anneau formé de 13 atomes de carbone et deux atomes de chlore, construit sur une fine surface en or dans des conditions de froid extrême. Des instruments spécialisés, incluant un microscope à force atomique et un microscope à balayage par effet tunnel, ont été employés pour positionner les atomes et examiner les propriétés électroniques. Les électrons dans cette structure se délocalisent à travers l'anneau, se comportant comme des ondes et générant la torsion distinctive au moyen de leurs interactions. nnRončević a déclaré : « Cette molécule est très nouvelle et très inattendue. L'intérêt ne se limite pas au fait que nous avons réalisé une molécule dotée d'une topologie inhabituelle, mais aussi à ce que nous avons démontré que cette topologie est possible, et personne n'y avait vraiment pensé. » nnL'application d'une faible impulsion électromagnétique a permis à l'équipe de modifier la chiralité de la molécule, la faisant passer de gauche à droite, ou de supprimer entièrement la torsion, démontrant ainsi un contrôle topologique à la demande. Pour valider la structure, des simulations ont été réalisées sur des ordinateurs conventionnels ainsi que sur un ordinateur quantique IBM. Ivano Tavernelli chez IBM a souligné : « Ceci est un exemple de la façon dont les ordinateurs quantiques peuvent déjà s'avérer utiles pour des problèmes de chimie concrets », notamment pour modéliser des interactions électroniques complexes. nnLes experts ont applaudi ce travail. Gemma Solomon à l'Université de Copenhague l'a qualifié de « réalisation remarquable sur plusieurs plans : chimie organique, science des surfaces, nanosciences et chimie quantique ». Kenichiro Itami au RIKEN l'a décrit comme « une étude magnifique et inspirante qui introduit de manière vivante des concepts topologiques abstraits dans le domaine de la chimie moléculaire », la présentant comme un tour de force technique. Dongho Kim à l'Université Yonsei a mis en exergue le potentiel de cette capacité de commutation pour des applications en capteurs, telles que des réponses aux champs magnétiques. nnLes résultats paraissent dans Science (DOI : 10.1126/science.aea3321).