Liaisons chimiques des éléments lourds gouvernées par la relativité
Original : Einstein's relativity rules chemical bonds in heavy elements, new research shows
Pourquoi c'est important
Remet en cause les modèles fondamentaux de la chimie pour les éléments lourds du tableau périodique.
Des chercheurs de Brown University publient dans Science la première preuve expérimentale directe que les liaisons triples des éléments lourds comme le bismuth sont régies par la théorie de la relativité d'Einstein, remettant en cause les modèles enseignés en cours de chimie.
Des chimistes de Brown University ont fourni une preuve directe que la structure classique des liaisons triples — un lien sigma et deux liens pi — ne s'applique pas aux éléments lourds. Publiée dans Science, l'étude montre que lorsque les noyaux atomiques sont suffisamment lourds, les électrons orbitaux accélèrent jusqu'à une fraction significative de la vitesse de la lumière, entrant dans le régime relativiste décrit par Einstein. Ce phénomène provoque un couplage spin-orbite qui brouille la frontière entre les liaisons sigma et pi. En utilisant la spectroscopie photoélectronique, l'équipe dirigée par le professeur Lai-Sheng Wang, ainsi que les doctorants Deniz Kahraman et Jie Hui, a analysé des molécules formées de bismuth et de carbone, refroidies à quasi zéro absolu. Le spectre obtenu révèle non pas une liaison sigma et deux pi, mais une liaison pi et deux liaisons hybrides sigma-pi. « La frontière entre une liaison sigma et une liaison pi est désormais floue », a déclaré Wang. Cette découverte confirme expérimentalement des hypothèses théoriques formulées depuis les années 1970 sur les effets relativistes dans les éléments lourds.