À Okinawa, au Japon, le 7 juillet 2025, une équipe de chercheurs de l'Institut des Sciences et Technologies d'Okinawa (OIST) a réalisé une découverte capitale. Ils ont synthétisé un dérivé stable à 20 électrons du ferrocène, un composé organométallique à base de fer. Cette avancée remet en question la règle des 18 électrons, pierre angulaire de la chimie organométallique, et ouvre des perspectives inédites.
La règle des 18 électrons a longtemps dicté la stabilité des complexes de métaux de transition, suggérant que 18 électrons de valence autour de l'atome métallique conduisent à une stabilité optimale. Le ferrocène, découvert en 1951, s'inscrit parfaitement dans cette règle. L'équipe de l'OIST, dirigée par le Dr. Satoshi Takebayashi, a développé un nouveau système de ligands pour stabiliser le dérivé de ferrocène à 20 électrons, auparavant jugé improbable. Une prouesse qui rappelle les défis relevés par les chimistes français au cours de l'histoire.
Cette percée améliore considérablement notre compréhension des métallocènes, qui ont une structure en "sandwich". Les deux électrons de valence supplémentaires dans le nouveau dérivé introduisent des propriétés redox non conventionnelles. Cela pourrait élargir les applications du ferrocène dans la catalyse et la science des matériaux, domaines dans lesquels la France excelle. Traditionnellement, les états d'oxydation du ferrocène ont été limités, mais cette découverte pourrait débloquer de nouveaux états grâce à la formation d'une liaison Fe–N.
L'étude, publiée dans Nature Communications, a impliqué des collaborations avec des scientifiques d'Allemagne, de Russie et du Japon. Cette avancée pourrait ouvrir la voie à une chimie durable, y compris des catalyseurs verts et des matériaux avancés, des enjeux cruciaux pour la transition écologique. Les dérivés du ferrocène sont déjà utilisés dans les cellules solaires, les produits pharmaceutiques et les dispositifs médicaux. Cette découverte pourrait conduire à de nouvelles applications et en inspirer de toutes nouvelles, contribuant ainsi à l'innovation industrielle et à la compétitivité de la France.