Émergence d’une structure désordonnée complexe par frustration supramoléculaire, les travaux de François-Xavier Coudert (IRCP-Equipe Chimie Théorique et Modélisation) à l’honneur dans Nature Chemistry

 

Des chercheurs français et britanniques ont résolu la structure jusque-là controversée d’un matériau dont la composition chimique est pourtant simple, le cynanure bimétalique or/argent AuAg (CN)2.

Contrairement aux cyanures d’or (AuCN) et d’argent (AgCN), le solide bimétallique présente un fort désordre apparent dans ses spectres de diffraction des rayons X, bien qu’étant cristallin. Des études structurales, réalisées au synchrotron Diamond au Royaume-Uni, et des calculs de chimie quantique réalisés à l’Institut de Recherche de Chimie Paris (CNRS / Chimie ParisTech), ont pu mettre en évidence un délicat équilibre entre les interactions métallophiliques (or–or, argent–argent et or–argent) et électrostatiques (métal–cyanure). Cet équilibre explique à la fois les structures du cyanure d’or (où les ions or se rassemblent par plans) et du cyanure d’argent (où les ions argent sont décalés les uns par rapports aux autres).

La frustration du système bimétallique, qui ne peut satisfaire les deux métaux à la fois, donne lieu à un comportement complexe : l’émergence d’une phase nouvelle, présentant un fort désordre, dite ferroquadrupolaire. La structure obtenue, qui est prédite par la théorie pour des systèmes magnétiques à deux dimensions en géométrie triangulaire, n’avait jamais été réalisé dans aucun système connu. Cette étude montre que, par un phénomène de frustration, un comportement complexe peut émerger d’interactions moléculaires relativement simples mais qui ne peuvent être satisfaites à cause de la géométrie particulière du système. Cela ouvre la voie vers la réalisation de nouveaux matériaux et l’utilisation des outils théoriques de la physique des spins et de la chimie quantique pour résoudre des structures moléculaires désordonnées.

 

“Encoding Complexity within Supramolecular Analogues of Frustrated Magnets”, A. B. Cairns, M. J. Cliffe, J. A. M. Paddison, D. Daisenberger, M. G. Tucker, F.-X. Coudert and A. L. Goodwin, Nature Chemistry2016, DOI : 10.1038/NCHEM.2462

 

Contact chercheur IRCP (Chimie-ParisTech / CNRS) : fx.coudert@chimie-paristech.fr

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