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Vidéo : voici les images haute définition de l’ouverture d’une molécule !

Crédits : SLAC National Accelerator Laboratory

Des chercheurs américains ont associé plusieurs de leurs instruments afin d’obtenir des images étonnantes. Il s’agit d’images en haute définition (HD) d’une molécule cyclique s’ouvrant sous l’action de la lumière. Cette innovation pourrait permettre une amélioration des simulations informatiques.

Deux outils associés pour un meilleur résultat

En 2017, des chercheurs du SLAC National Accelerator Laboratory (Université de Stanford) avaient utilisé leur Linac Coherent Light Source (LCLS). il s’agissait d’un système permettant d’immortaliser en image – de l’ordre de la femtoseconde (10−15 seconde) – l’ouverture d’une molécule cyclique sous l’effet de la lumière. Le LCLS s’est ainsi montré capable d’enregistrer les changements structurels d’une molécule en pleine réaction chimique.

En 2019, ces mêmes chercheurs ont associé un second outil au LCLS. Il s’agit d’un instrument de diffraction électronique ultrarapide (UED). Selon un communiqué relatant ces recherches, la combinaison de ces deux instruments représente un bon moyen d’étudier les phénomènes ultra-brefs et ultra-fins.

Lors de cette seconde phase, la réaction étudiée fut celle de la transformation d’une molécule cyclique de cyclohexa-1,3-diène. Sous l’effet de la lumière, cette molécule s’est rompue et a formé une autre molécule cette fois linéaire : la hexa-1,3,5-triène. Pour les chercheurs, il s’agissait de mettre au point un modèle pour l’étude des processus naturels générés par la lumière. Or, l’un de ces processus est incarné par la synthèse de vitamine D.

molécule HD
En combinant leur LCLS et un UED, les chercheurs de Stanford ont obtenu des résultats prometteurs.
Crédits : capture YouTube / SLAC National Accelerator Laboratory

Progresser en simulation informatique

Ces recherches ont montré que le mouvement des atomes gagne en rapidité lorsque l’anneau de cyclohexa-1,3-diène se rompt. Ainsi, les molécules se débarrassent plus facilement de leur excédent d’énergie et se fixent dans leur forme linéaire. De plus, les images ont permis de mettre en évidence des vibrations aux extrémités de la molécule durant au moins une picoseconde (10-12 seconde).

Ce procédé donne la possibilité de progresser sur pouvoir prédictif des simulations informatiques. Il est également question d’approfondir la compréhension des réactions chimiques fondamentales de la vie. La prochaine étape consistera à utiliser des molécules plus complexes et encore plus proches de celles utilisés dans les processus de la vie.

Voici les fameuses images publiées par le SLAC National Accelerator Laboratory :

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