Un premier conducteur moléculaire radicalaire à pression ambiante
Les matériaux moléculaires qui peuvent conduire le courant aussi bien que les métaux se présentent le plus souvent sous forme de sels associant des espèces neutres, et des espèces chargées (les sels à valence mixte), ou, plus rarement, sous forme de composés radicalaires neutres. De tels composés n’offrent éventuellement une conduction métallique qu’à des pressions énormes. Dans des travaux publiés dans le Journal of the American Chemistry Society, des chercheurs de l’ISCR (Université de Rennes), en collaboration avec des collègues d’Orsay, de Luxembourg et de Barcelone ont développé le tout premier conducteur moléculaire radicalaire qui se comporte comme un métal à pression ambiante.
Pour que des conducteurs moléculaires se comportent vraiment comme des métaux, ils doivent disposer d’électrons libres dans une bande de conduction. Ces derniers peuvent être fournis par des molécules radicalaires neutres. Cependant, à l’état solide cristallin, celles-ci tendent à s’assembler deux par deux en appariant leurs électrons célibataires. Le matériau devient alors isolant ou semi-conducteur. Des chercheurs de l’Institut des Sciences Chimiques de Rennes (CNRS/Université Rennes 1/ENSC Rennes/INSA Rennes), du Laboratoire de Physique des Solides (CNRS/Université Paris Sud), de l’Institut des Sciences et des Technologies du Luxembourg (LIST) et de l’Institut des Sciences des Matériaux de Barcelone (ICMAB-CSIC) ont étudié une famille originale de complexes de coordination, radicalaires et neutres, basés sur des ligands soufrés dithiolène organisés autour d’un atome d’or.
Un comportement métallique n’était connu dans ces complexes que sous des pressions très élevées, au-delà de 1 gigaPascal. Les chercheurs ont finalement modifié la structure moléculaire et cristalline du complexe. Cela conduit à un effet de pression chimique interne qui stabilise un état métallique, sans avoir à exercer de pression extérieure. Ce tout premier conducteur moléculaire radicalaire à pression ambiante ouvre aussi la voie à une physique de la matière condensée extrêmement riche.
Référence
Stable metallic state of a neutral-radical single-component conductor at ambient pressure.
Yann Le Gal, Thierry Roisnel, Pascale Auban-Senzier, Nathalie Bellec, Jorge Iñiguez, Enric Canadell & Dominique Lorcy.
Journal of the American Chemistry Society, 2018, 140 (22), pp 6998–7004
DOI: 10.1021/jacs.8b03714