Triangulene
composé chimique
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Le triangulène (également connu sous le nom d'hydrocarbure de Clar) est le plus petit polybenzénoïde dont l'état fondamental est triplet. Il existe sous forme de biradical de formule chimique C22H12[2]. Son existence a été initialement proposée par le chimiste tchèque Erich Clar en 1953[3]. Sa première synthèse confirmée a été publiée dans le numéro de février 2017 de Nature Nanotechnology, dans le cadre d'un projet mené par les chercheurs David Fox et Anish Mistry de l'Université de Warwick, en collaboration avec IBM[4]. D'autres tentatives menées par des chercheurs japonais n'ont abouti qu'à la synthèse de dérivés de triangulène substitués[5].
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C 95,62 %, H 4,38 %, 276.338
Une synthèse en six étapes a permis d'obtenir deux isomères du dihydrotriangulène, qui ont ensuite été déposés sur un support de xénon ou de cuivre. Les chercheurs ont utilisé un microscope à effet tunnel combiné à un microscope à force atomique (STM/AFM) pour éliminer les atomes d'hydrogène individuellement. La molécule de triangulène synthétisée est restée stable pendant quatre jours sous vide poussé et à basse température, ce qui a permis aux scientifiques de la caractériser (également par STM/AFM)[4].
[n]Triangulènes
Le triangulène, tel que défini ici, appartient à la classe plus large des [n]triangulènes, où n représente le nombre d'hexagones le long d'une arête de la molécule. On peut donc également désigner le triangulène par le terme [3]triangulène.
Théorie
Une description des orbitales moléculaires des [n]triangulènes par le modèle TB prédit [6] que les [n]triangulènes ont ( n − 1) électrons non-appariés, associés à ( n − 1) états non-liants. Lorsque les interactions électron-électron sont prises en compte, la théorie prédit [6],[7],[8] que le nombre quantique de spin total S de l'état fondamental des [n]triangulènes est S = n − 12 Ainsi, on prévoit que les [3]triangulènes auront un spin total S = 1 à l'état fondamental. L'interaction d'échange intramoléculaire dans le triangulène, qui détermine la différence d'énergie entre l'état fondamental S = 1 et le premier état excité S = 0 est prédit comme étant le plus grand [9] parmi tous les diradicaux d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), en raison du recouvrement maximal des fonctions d'onde des électrons non-appariés.
Le spin de l'état fondamental des [n]triangulènes peut par ailleurs être rationalisé [6] à l'aide d'un théorème [10] énoncé par Elliot H. Lieb, qui relie, pour un réseau bipartite, le spin de l'état fondamental du modèle de Hubbard à demi-remplissage au déséquilibre du sous-réseau.
Expériences
En 2021, les synthèses de [n]triangulènes avec n = 3, [4] 4, [11] 5 [12] et 7 [13] ont été décrites. La synthèse de dimères de [3]triangulène a également été rapportée[14].
Hétéro-triangulènes
Le squelette du triangulène sert aussi de référence pour la nomenclature de différents analogues au sein desquelles un ou plusieurs atomes de carbone ont été remplacés par des hétéro-éléments. On parle alors d'hétéro-triangulènes. Le phosphangulène en est un exemple de tel composé apparenté.
