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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Les composés organométalliques de lanthanides s’alignent enfin

Faits d’atomes de métal et de carbone, les composés organométalliques voient leurs propriétés très variées, comme la catalyse ou le magnétisme, se renforcer lorsqu’ils présentent une géométrie bien alignée. La famille des lanthanides, composante principale des terres rares, forme cependant des composés organométalliques coudés. Des chercheurs du Laboratoire de Chimie Moléculaire (LCM, CNRS/École polytechnique) et du Laboratoire de Chimie Physique (LCP, CNRS/Université Paris-Sud) ont synthétisé la toute première série de molécules organométalliques sandwich, c’est-à-dire parfaitement rectilignes, contenant des lanthanides : les lanthanidocènes. Ces travaux, publiés dans la revue Journal of the American Chemical Society, ouvrent la voie à la découverte de nouveaux composés aux propriétés exacerbées.

Très prisés pour leurs propriétés optiques et magnétiques, les lanthanides sont utilisés pour des applications telles que les aimants des éoliennes et des voitures électriques, ou encore dans les disques durs. Afin d’augmenter leurs propriétés ou de les rendre plus facilement recyclables, le monde de la chimie tente depuis soixante ans de développer leur usage dans des composés organométalliques, contenant des atomes de carbone et de lanthanides qui, malgré leur surnom de terres rares, sont bien des métaux. Or, les composés jusqu’ici obtenus présentent une géométrie coudée, alors que la théorie prédit que des molécules rectilignes auraient de meilleures propriétés. Des chercheurs du Laboratoire de Chimie Moléculaire (LCM, CNRS/École polytechnique) et du Laboratoire de Chimie Physique (LCP, CNRS/Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay) viennent cependant de synthétiser des lanthanidocènes : premiers composés organométalliques linéaires, aussi appelés sandwich, à base de lanthanides.

Ils ont réussi ce tour de force en contrôlant et modifiant les conditions de formation du ligand, la partie organique des composés organométalliques. Cette opération était jusqu’alors gênée par les propriétés intrinsèques des lanthanides, qui compliquent la prédiction de l’impact du ligand sur la géométrie finale de la molécule. Les chercheurs ont obtenu un composé linéaire en jouant sur des isomères du ligand, qui possèdent les mêmes atomes mais dans une organisation différente. Avec leur approche qui rationalise l’étude de la géométrie des lanthanides, les chercheurs souhaitent à présent synthétiser davantage de ces architectures nouvelles afin de les explorer.

 

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À gauche : Vue d’artiste des sandwichs organométalliques de lanthanides avec le ligand cyclononatétraényle.
À droite : Structure obtenue par diffraction des rayons X de l’ytterbocène, montrant l’alignement parfait des deux ligands parallèles et de l’atome d’ytterbium.
© Grégory Nocton

 

Références

Mathieu Xémard, Sébastien Zimmer, Marie Cordier, Violaine Goudy, Louis Ricard, Carine Clavaguéra et Grégory Nocton.
Lanthanidocenes: Synthesis, Structure and Bonding of Linear Sandwich Complexes of Lanthanides.
J. Am. Chem. Soc. Octobre 2018
DOI : 10.1021/jacs.8b09081

 

Contacts chercheur

Grégory Nocton, LCM UMR 9168, École polytechnique
Courriel : greg.nocton@polytechnique.edu
T 01 69 33 40 00

 

Contacts institut

Sophie Félix, Stéphanie Younès, INC Communication

 

04 décembre 2018

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