Les anneaux de Möbius ont de la mémoire !

Les macrocycles organiques dérivés des porphyrines appelés « hexaphyrines » peuvent adopter différentes géométries. Mieux encore, lorsqu’elles se vrillent sur elles - mêmes, elles forment alors des anneaux dits « de Möbius »1  générant ainsi une propriété appelée chiralité. La chiralité, que l’on retrouve pour une main droite et une main gauche — les mains sont images l’une de l’autre dans un miroir mais non superposables —, se manifeste ici par le sens de la vrille qui peut être soit horaire, soit antihoraire. Elle confère alors à ces anneaux des propriétés spécifiques comme la capacité d’absorber différemment la lumière polarisée circulairement en fonction du sens de la vrille (appelée activité chiroptique). Le contrôle du passage d’une géométrie plane à la forme vrillée pourrait offrir un moyen simple et efficace « d’allumer ou d’éteindre » leur activité chiroptique, une nouvelle manière de stocker une information binaire ?

Afin de contrôler l’activité de ces molécules, les scientifiques de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/Université Rennes/ENSCR/INSA Rennes) et de l’Institut parisien de chimie moléculaire (CNRS/Sorbonne Université) ont tout d’abord associé ces anneaux à des cyclodextrines, dont la chiralité se transmet à l’ensemble de l’édifice, permettant ainsi d’orienter préférentiellement le sens de la vrille des anneaux. Pour faire et défaire à souhait cette vrille, ils ont ensuite incorporé au sein des anneaux des ions métalliques de Pd(II). Ces composés hybrides, ensuite soumis à des processus électrochimiques, subissent des transferts d’électrons qui défont ou induisent la vrille des anneaux au gré des retraits et ajouts d’électrons. L’effet mémoire souhaité, sorte de plan de montage consolidé, est devenu réalité.

Ces travaux, publiés dans le Journal of the American Chemical Society, montrent pour la première fois qu’un commutateur chiroptique sous contrôle redox peut être obtenu à partir d’un anneau de Möbius moléculaire. À terme, l’extension de cette preuve de concept à des dispositifs plus complexes pourrait ouvrir de nouvelles opportunités dans les sciences de l’information.

Rédacteur : CCdM

• 1Un anneau de Möbius est une surface obtenue en prenant une bande rectangulaire, en tordant l’un de ses deux bouts d’un demi-tour (180°), puis en collant les deux extrémités ensemble.