Une collaboration internationale réunissant J. Sloan et R. J . Kashtiban (Université de Warwick, Royaume-Uni), E. Faulques et N. Kalashnyk (Université de Lille, IEMN), S. Cordier et Y. Molard (Université de Rennes, ISCR),  J.-L. Duvail (Université de Nantes, IMN), et V. G. Ivanov (Université de Sofia, Bulgarie) a présenté récemment une percée significative pour les nanosciences.

Les résultats concernent des observations par microscopie électronique à haute résolution (HRTEM) et spectroscopie Raman sur de nouveaux hybrides formés par encapsulation d’un composé à cluster octaédrique de molybdène, Cs₂Mo₆Br₁₄, phosphorescent dans le proche infrarouge, à l’intérieur de nanotubes de carbone monoparoi (SWCNTs) de diamètres variés. L’insertion de ces clusters dans les nanotubes pourrait permettre d’ajuster les caractéristiques optiques des hybrides en vue d’applications futures en télécommunications et en biomédecine, notamment dans les fenêtres de transparence de cette région spectrale. Toutefois, une autre propriété spectaculaire a été mise en évidence : lorsque le  diamètre interne des SWCNTs devient comparable au diamètre externe de l’anion moléculaire [Mo₆Br₁₄]²⁻, le confinement stérique imposé par le nanotube déclenche un processus d’élimination conduisant à la formation d’entités [Mo₂Br₆]_x, assimilables à des structures unidimensionnelles (1D) de type Ising. Chaque unité de la chaîne n’interagit qu’avec ses deux voisines immédiates, à la manière de nano-aimants alignés.

Un tel comportement ouvre des perspectives en informatique quantique et en électronique moléculaire.

Cette étude s’inscrit dans un projet plus large visant à comprendre comment, dans des SWCNTs de très faible diamètre, le confinement extrême peut modifier profondément les propriétés électroniques de molécules ou de cristaux encapsulés, tout en induisant l’émergence de structures 1D originales. Par exemple, le cristal HgTe, semi-métallique et cubique à l’état massif, devient semi-conducteur avec structure tetragonale 1D. De même, SnSe est un semi-conducteur orthorhombique qui adopte sous confinement plusieurs formes 1D, dont une phase hexagonale semi-métallique.