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L’équipe est composée d’une dizaine de personnes dont 3 permanents : Nicolas Mézailles (DR2 CNRS et Professeur Chargé de Cours à l’Ecole Polytechnique), Noel Nebra-Muñiz (CR2 CNRS) et Marie Boutignon (MCF Université P. Sabatier, Toulouse). Les trois thèmes de recherches développés par l’équipe SHEN concernent, comme le nom de l’équipe le laisse entendre, la synthèse et la réactivité d’espèces métalliques et du groupe principal de « haute énergie ». Il s’agit ainsi d’étudier :

De nouvelles méthodes de synthèse de complexes carbéniques

Cette première thématique se base sur les propriétés spécifiques de certains hétéroéléments (principalement le phosphore), qui nous permettent de stabiliser les espèces clés, extrêmement réactives, de notre stratégie : les dianions géminés. La compréhension fine des paramètres permettant la stabilisation de deux charges au même atome de carbone se fait à la fois expérimentalement et grâce à des calculs théoriques.

Au cours des dernières années, nous avons ainsi pu développer une gamme de dianions géminés qui nous ont permis d’obtenir des complexes carbéniques pour des centres métalliques très divers, allant de l’uranium au palladium en passant par le zirconium. Grâce à cette approche, nous pouvons moduler finement la réactivité du fragment M=C.

La synthèse et la réactivité de fragments métalliques insaturés

Les objectifs de la seconde thématique sont centrés sur la chimie organométallique. Il s’agit là de trouver des stratégies de synthèse permettant de générer des fragments métalliques insaturés dans des conditions douces, gage de réactivité accrue. Les applications visées sont diverses, allant de la catalyse de formation de liaisons C-C à l’activation de molécules ou fonctions classiquement inertes comme les liaisons C-H ou l’azote moléculaire N2. Pour ce faire, nous employons une approche théorie-expérience pour le design de fragments métalliques appropriés du type « M(L2) » (avec M = métal du groupe 10, et L2 = ligand bidente), ou du type « M(L4) » (M = métal du groupe 6 ou 8, et L4 = ligand tétradente).

La réactivité du phosphore blanc, P4, vis-à-vis de nombreux systèmes métalliques (complexes ou nanoparticules)

La molécule de base de la chimie du phosphore est P4, le phosphore blanc. C’est une molécule fascinante, simplement conservée dans de l’eau mais qui s’enflamme au contact de l’air. Historiquement, cette molécule a d’ailleurs été utilisée pour fabriquer les premières allumettes. Il s'agit donc de maîtriser la chimie de cette espèce très réactive. Deux approches opposées sont envisagées. La première vise à définir des fragments métalliques qui permettent de contrôler la transformation de P4 en divers fragments Pn (n=1, 2 ou 3) qui seront ensuite fonctionnalisés. La seconde approche tire profit de la grande réactivité de P4 pour transférer les quatre atomes de phosphore à un substrat donné. Les substrats choisis sont les nanoparticules métalliques. Nous avons ainsi développé ces dernières années des synthèses innovantes de nanoparticules de phosphure-métallique.

 

Ces thématiques bénéficient de soutiens institutionnels (ANR, programme Européen « ITN SUSPHOS », programme Merlion avec Singapour) et nous développons actuellement une collaboration industrielle (IFPEN). Par ailleurs, l’équipe a obtenu le soutien de la « Région Midi-Pyrénées » dans le cadre de la « création d’équipes d’excellence en Région Midi-Pyrénées ».

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