Des scientifiques viennent de créer un composé stable d'hélium.

D'après nos connaissances, l'hélium est un gaz assez particulier. Ce gaz noble est l'élément le moins réactif du tableau périodique.

Alors que d'autres gaz rares présentaient des signes de formation de composés sous pression extrême, l'hélium restait inchangé. Mais la situation était différente désormais.

Des scientifiques viennent de publier un rapport indiquant qu'ils ont créé un composé stable d'hélium-sodium, et ce composé remet en question notre compréhension de la chimie moderne.

« Les propriétés chimiques se modifient sous l'effet d'une pression élevée, et ce phénomène pourrait s'appliquer aussi bien sur Terre que sur d'autres planètes comme Saturne », a déclaré Ivan Popov, membre de l'équipe de recherche. « Ce nouveau composé va révolutionner nos manuels scolaires. »

L'hélium est un gaz étrange.

L'hélium, le deuxième élément le plus abondant de notre univers, appartient au groupe des six gaz rares, qui sont inertes et empêchent la formation de composés lorsqu'ils se combinent à d'autres éléments. Certains éléments de ce groupe ont montré des signes de réactivité sous haute pression : on peut le diviser en deux sous-groupes : le krypton, le xénon et le radon sont considérés comme moyennement réactifs, tandis que l'argon, le néon et l'hélium sont extrêmement réactifs.

Par le passé, les scientifiques ont trouvé plusieurs façons de combiner l'hélium avec d'autres éléments, mais les résultats expérimentaux ont été très peu concluants.

L'un des exemples les plus frappants d'interaction de l'hélium avec d'autres éléments est la force de Van der Waals – un type de force moléculaire générée par la polarisation des molécules (un exemple de forces de Van der Waals peut être observé dans les propriétés adhésives du ruban adhésif).

Les chercheurs savent depuis longtemps qu'une force de Van der Waals très faible existe entre l'hélium et d'autres atomes. À des températures extrêmement basses, l'hélium peut former des molécules de Van der Waals, des agrégats d'atomes faibles et éphémères.

L'hélium, l'un des éléments les plus abondants de l'univers et constituant essentiel des étoiles et des planètes gazeuses géantes, pourrait jouer un rôle très différent dans l'univers et même ici, sur Terre. Des scientifiques viennent de découvrir les premières preuves de ce comportement étrange.

Cellule à enclume de diamant.

« L’immense pression qui règne au cœur de la Terre ou sur les planètes géantes voisines pourrait modifier les propriétés chimiques de l’hélium », a déclaré le chercheur Alex Boldyrey, également membre de l’équipe.

Ils ont utilisé un système informatique pour « prédire la structure cristalline » et déterminer que, sous une pression extrême, un composé stable d'hélium et de sodium se formerait. Après avoir prédit cela avec succès, ils ont créé un composé inédit, un composé qui existe bel et bien : Na₂He. Ils ont accompli cet exploit, apparemment impossible, grâce à la cellule à enclumes de diamant, un dispositif haute pression destiné à des expériences spécialisées, permettant de soumettre des atomes d'hélium et de sodium à une pression extrêmement élevée, environ 1,1 million de fois supérieure à la pression atmosphérique terrestre.

« Ces études nous ont énormément surpris, et selon Boldyrey, il lui a fallu, ainsi qu'à son équipe, deux ans pour convaincre les chercheurs en chimie de publier leurs résultats », a déclaré Mary-Ann Muffoletto sur Phys.org.

Ce composé se forme sans aucune liaison chimique assurant la cohésion de ses composants.

Sur la base de ces résultats de recherche, l'équipe de scientifiques a prédit que le sodium et l'hélium formeraient facilement un composé stable Na2He sous une pression plus de 10 millions de fois supérieure à celle qu'ils avaient utilisée.

Plus étrange encore, ce composé se forme sans aucune liaison chimique assurant la cohésion de ses composants.

« Le composé que nous avons créé est très inhabituel : les atomes d'hélium ne forment aucune liaison chimique, mais leur présence indique un changement dans les interactions des atomes de sodium, forçant les électrons à être confinés dans les interstices de la structure du composé, ce qui rend également le composé électriquement isolant », a déclaré le professeur Xiao Dong, membre de l'équipe de recherche.

Voici la structure cristalline de Na2He – une structure solide d'atomes de sodium (violet) et d'hélium (bleu) ainsi que d'électrons (rouge) situés dans les espaces entre eux.

« Il ne s'agit pas d'une véritable liaison chimique, mais l'hélium a stabilisé la structure cristalline. Si ces atomes d'hélium étaient retirés, la structure ne serait plus stable », a déclaré le professeur Pakov.

Voici une autre image du composé, avec du sodium violet et de l'hélium blanc à droite ; le bloc sodium-hélium est gris et les électrons sont rouges :

Le sodium est violet, l'hélium est blanc à droite ; le bloc sodium-hélium est gris et les électrons sont rouges.

Grâce à ces recherches, les résultats semblent plus prometteurs que jamais. On peut s'attendre à voir de nombreuses autres expériences intéressantes par la suite.

« Cette science est bien plus complexe », a déclaré le physicien Henry Rzepa de l’Imperial College de Londres, qui n’a pas participé à la recherche, comparant le nouveau composé à la récente découverte de l’hydrogène métallique. « Ce composé d’hélium représente une avancée majeure. »

Des tests supplémentaires sont encore nécessaires, mais 2017 semble prometteuse en termes de percées. Attendons de voir !

Selon Khoahoc.tv