Des scientifiques créent le nœud le plus serré du monde, mais c'est ce avec quoi il a été fait qui est extraordinaire

Les nœuds sont un élément fondamental de la vie quotidienne, ainsi qu'un concept intéressant d'un point de vue philosophique et scientifique. Il existe une théorie mathématique des nœuds, par exemple, et plusieurs chercheurs ont abouti à des nœuds composés de très peu d'atomes. Jusqu'à l'équipe qui a battu un record et créé le nœud le plus serré du monde : seulement 54 atomes.

Des nœuds de plus en plus serrés

Exhibit made by Estes Objethos Atelier, photo by Rodrigo.Argenton/Wikimedia Commons - CC BY-SA 4.0 DEED

On parle depuis quelques années de la création de nœuds en entrelaçant des fils moléculaires à divers croisements en chimie. En 2017, par exemple, une équipe de l'Université de Manchester a réalisé un nœud jamais vu auparavant, composé de huit croisements dans un circuit fermé de 192 atomes. L'objectif était assez clair à l'époque, comme il l'est aujourd'hui : créer des matériaux avancés qui soient légers, résistants et flexibles. En d'autres termes, la recherche sur les nœuds les plus serrés n'est pas une fin en soi, mais pourrait avoir des implications dans la recherche et dans la vie réelle. Comme l'a souligné le professeur David Leigh, principal auteur de l'étude, les nœuds ont été réalisés en entrelaçant des fils moléculaires autour d'ions métalliques, avec des croisements similaires au tricot. Et en ce qui concerne les retombées, il affirme :

« Les gilets pare-balles sont fabriqués en Kevlar, un plastique composé de tiges moléculaires rigides alignées dans une structure parallèle. Cependant, l'entrelacement de fils polymériques a le potentiel de créer des matériaux beaucoup plus résistants, légers et flexibles dans l'environnement. »

Le nœud le plus étroit du monde créé en laboratoire : il ne comporte que 54 atomes

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Trois ans seulement après les travaux des chercheurs de Manchester, une équipe de scientifiques chinois et américains réalise un exploit inédit. Dans le cadre d'une recherche sur les nœuds moléculaires, ils parviennent à faire se croiser une chaîne de 69 atomes trois fois sur elle-même, créant ainsi le nœud le plus serré jamais observé. Et ce, en surpassant le résultat extraordinaire de 2017. Parallèlement, les chercheurs réalisent que la relation entre le nombre d'atomes et de croisements est liée à la force du nœud moléculaire. Plus ce rapport est bas, plus le nœud est fort.

Quelques années plus tard, la même équipe chinoise, dans une recherche récente publiée dans Nature Communications, annonce avoir dépassé ce record. En laboratoire, ils ont en effet créé un nœud moléculaire composé de 54 atomes avec trois croisements, ce qui en fait le nœud le plus serré au monde. Mais comment cela a-t-il été possible ?

Comment le nœud le plus serré du monde a-t-il été réalisé ?

Ll0103/Wikimedia Commons - CC BY-SA 4.0 DEED

En réalité, par hasard. L'équipe chinoise et américaine qui s'était occupée du précédent nœud le plus serré au monde travaillait sur la création d'acétylures métalliques en laboratoire. En connectant l'acétylure d'or à un ligand diphosphinique, une structure de carbone, ils ont réussi à créer un nœud à trois croisements au lieu d'une simple chaîne. En termes chimiques, il s'agit effectivement du nœud le plus serré au monde, composé de 54 atomes. Reprenant le concept du rapport entre le nombre d'atomes et de croisements, dans le cas de 2020, ce rapport était de 63, tandis que dans ce cas-ci, il est de 18. En pratique, le nouveau nœud créé en laboratoire est beaucoup plus fort que le précédent.

Comme mentionné précédemment, la création de nœuds moléculaires de plus en plus petits a des implications significatives dans la fabrication de matériaux améliorés. En même temps, cela peut nous aider à mieux comprendre les nœuds microscopiques présents dans notre patrimoine génétique, l'ARN et les protéines. Ou même à battre un autre record, encore plus minuscule.