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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Anisotropie magnéto-chirale : comment discriminer deux formes énantiomériques via des mesures simples de résistivité électrique sous champ magnétique ?

Des chercheurs du laboratoire Moltech-Anjou (CNRS / Université d’Angers) et du Laboratoire national des champs magnétiques intenses (CNRS / INSA / Université Joseph Fourier / Université Paul Sabatier), en collaboration avec des équipes du Laboratoire de physique des solides (CNRS / Université Paris-Sud) et de l’Institut de science des matériaux de Barcelone viennent de montrer que dans des conducteurs organiques à base d’un dérive chiral du tétrathiafulvalène (TTF), il est possible de discriminer les deux formes énantiomères via des mesures de résistivité électrique sous champ magnétique. Ces matériaux pourraient ainsi être utilisés en « spintronique » pour manipuler des informations. 

 

Certaines molécules peuvent exister sous deux formes, appelées énantiomères, où l’une est l’image de l’autre dans un miroir. Ce phénomène s’appelle la chiralité, du grec kheir = main, car nos mains présentent la même caractéristique. Une molécule dextrogyre est l'un des deux énantiomères d'une même molécule chirale, l'autre forme étant la lévogyre(1). La majorité des molécules qui composent la matière vivante ne présentent généralement qu’un seul des deux énantiomères. Par exemple, tous les acides aminés formant les protéines naturelles sont lévogyres alors que tous les sucres de l’ADN sont dextrogyres. L’origine de cette sélection, baptisée homochiralité de la vie, est inconnue, et son explication, qui est étroitement liée à l’origine de la vie, intrigue les scientifiques depuis Pasteur.

Il a été montré que l’application d’un champ magnétique permet sous certaines conditions de discriminer entre les deux formes d’un matériau chiral par un effet appelé “anisotropie magnéto-chirale”. Cet effet a été  mis en évidence il y a quelques années en utilisant des méthodes optiques détectant la transmission ou émission de la lumière. Cet effet a également été observé par détection de courant sur des objets artificiels chiraux.

Les chercheurs d’Angers et de Toulouse viennent de montrer pour la première fois que dans des conducteurs organiques cristallins massifs à base d’un dérivé chiral du tétrathiafulvalène (TTF), il est possible de discriminer les deux formes énantiomères via des mesures de résistivité électrique sous champ magnétique. De telles mesures n’avaient jusqu’à maintenant été réalisées que dans le cas d’hélices de bismuth métallique mécaniquement fabriquées et de nanotubes de carbone. Etendre ces mesures aux dérivés de TTF est important car ils constituent les précurseurs les plus utilisés pour la préparation de conducteurs et supraconducteurs organiques. Ceci ouvre la possibilité d’utiliser ce type de matériaux comme capteurs ou dans la spintronique. En effet, le passage des électrons avec leurs spins parallèles ou anti-parallèles à leur vitesse sera différent. Jusqu'à maintenant, ce type de discrimination n’a été observé que dans des systèmes inorganiques.

Bien que ces résultats aient été obtenus sur des systèmes organiques qui n’ont aucun rapport avec le monde vivant et que l’intensité observée de l’effet reste relativement faible, de loin insuffisante pour expliquer l’homochiralité du vivant à 100 %, elle peut cependant donner un nouveau souffle à l’hypothèse du rôle joué par un champ magnétique dans l’origine de la vie.

(1) Une molécule dextrogyre (« qui tourne à droite », du latin dexter, droite) a la propriété de faire dévier le plan de polarisation d’une lumière polarisée vers la droite, une molécule lévogyre vers la gauche.

 

avarvari
En haut : Vue schématique de l’effet observé : la résistance électrique de l’échantillon dépend de sa chiralité et de l’orientation relative du champ magnétique et du courant . En bas : Détail de la structure cristalline des deux sels énantiomères avec leurs groupes d’espace énantiomorphes

© Narcis Avarvari

 

Référence

Flavia Pop, Pascale Auban-Senzier, Enric Canadell, Geert L.J.A. Rikken & Narcis Avarvari

Electrical magnetochiral anisotropy in a bulk chiral molecular conductor

Nature communications 6 mai 2014
doi:10.1038/ncomms4757

DOI: 10.1021/ja502631w


Contact chercheur

Narcis Avarvari, Laboratoire Moltech-Anjou – Angers

Courriel : narcis.avarvari@univ-angers.fr

Tél. : 02 41 73 50 84

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

16 juin 2014

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