Projet de la communauté 00045
Créateurs.trices :
Réalisé dans l’atelier :
Contexte de réalisation :
- Projet académique
Réalisé pour la formation :
Machines utilisées :
Voir et toucher des structures moléculaires : l’impression 3D au service de la chimie
Vidéos
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Notes
L’impression 3D s’impose comme un outil novateur en chimie, à la fois pour la visualisation de concepts théoriques complexes (géométrie moléculaire tridimensionnelle, stéréochimie, orbitales, interactions intermoléculaires, surface d’énergie potentielle, etc.) et pour la mise au point de matériel de laboratoire (supports, pièces adaptées ou de rechange, dispositifs spécialisés pour l’ingénierie chimique, etc.).1,2,3 À titre d’exemple, la Figure 1 présente une impression 3D de la structure à l’état solide d’un assemblage supramoléculaire de type M2L2 induit par la coordination des ligands bis-AMOX ponté en azote avec des cations métalliques de Ni(II) réalisée selon la méthode décrite sur le site internet du Centre de données cristallographiques de Cambridge.4
La figure 2 présente quant à elle le processus d’impression 3D d’une structure moléculaire à l’état solide :
a) Obtention de monocristaux du produit chimique cible. b) Détermination de sa structure par la cristallographie aux rayons X sur monocristaux et conversion des données du format CIF (Crystallographic Information File) au format VRML (Virtual Reality Modeling Language) ou STL (STereoLithography) à l’aide du logiciel de visualisation Mercury.5 c) Impression couleur de la structure du produit chimique cible avec l’imprimante Bambu Lab X1 à la suite du tranchage réalisé avec le logiciel Bambu Studio.6 L’impression 3D permet ainsi de restituer, à l’échelle macroscopique et dans le respect des proportions, la structure d’un composé à l’état solide (position des atomes, longueurs et angles des liaisons, etc.) telle que déterminée par la diffraction de rayons X sur monocristaux (DRX). Elle offre une perception spatiale plus intuitive que les représentations logicielles et constitue un support visuel puissant lors des présentations scientifiques. En intégrant l’impression 3D dans l’enseignement et la recherche, les chimistes peuvent améliorer la clarté de leur communication en surpassant les limites de la visualisation spatiale, tout en introduisant des éléments propices à capter l’attention de l’auditoire.
Références (1) Pinger, C. W.; Geiger, M. K.; Spence, D. M. Applications of 3D-Printing for Improving Chemistry Education. Journal of Chemical Education 2020, 97 (1), 112-117. DOI: 10.1021/acs.jchemed.9b00588.
(2) Capel, A. J.; Rimington, R. P.; Lewis, M. P.; Christie, S. D. R. 3D printing for chemical, pharmaceutical and biological applications. Nature Reviews Chemistry 2018, 2 (12), 422-436. DOI: 10.1038/s41570-018-0058-y.
(3) Amores, I. D.; González-Gutiérrez, J.; García, I. M.; Franco, J. M.; Gallegos, C. 3D printing – Present and future – A Chemical Engineering perspective. Chemical Engineering Research and Design 2022, 187, 598-610. DOI: 10.1016/j.cherd.2022.08.049.
(4) The Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC). 3D Printing: Easy as 1, 2, 3! https://www.ccdc.cam.ac.uk/discover/blog/post-56/ (consulté le 01-02-2025).
(5) The Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC). Free Mercury - Crystal Structure Visualization, Exploration and Analysis. https://www.ccdc.cam.ac.uk/solutions/software/free-mercury/ (consulté le 01-02-2025).
(6) Bambu Lab. Bambu Studio. https://bambulab.com/en/download/studio/ (consulté le 01-02-2025).
