Les scientifiques en chimie supramoléculaire se heurtent souvent à des résultats surprenants. Le sceau brisé d'une cuvette de laboratoire a conduit un chercheur américain de l'Université de technologie d'Eindhoven à l'origine de ces résultats inexplicables :la météo. Ou l'humidité, être plus précis, car cela détermine la concentration en eau dans les huiles utilisées comme solvants, qui était auparavant considérée comme négligeable. La recherche montre maintenant que les seules molécules d'eau dans le pétrole ne sont pas que des spectateurs, ils dirigent fermement les processus supramoléculaires. Ce résultat signifie que de nombreuses recherches antérieures doivent être réexaminées, mais aussi que les chimistes obtiennent un nouveau, outil bon marché et puissant. Les résultats sont publiés dans La nature .

En septembre 2016, le chercheur postdoctoral Nathan van Zee a passé une semaine avec ses parents en Floride. Mais ses pensées le ramenaient souvent à son laboratoire aux Pays-Bas parce qu'il luttait depuis un certain temps avec des résultats erratiques qu'il ne comprenait pas. Les hélices moléculaires qu'il était en train de synthétiser avaient tantôt une structure horaire, tantôt une structure anti-horaire. C'est une différence importante, par exemple, cela peut faire la différence entre un médicament qui fonctionne et un médicament qui ne fonctionne pas. Van Zee avait déjà essayé toutes sortes de choses, mais ne se rapprochait pas des réponses.

Après son vol de retour des États-Unis, il s'est immédiatement rendu dans son laboratoire pour commencer une nouvelle expérience, après quoi il a voulu faire une sieste. Mais son décalage horaire l'a amené à utiliser les mauvais réglages pour l'instrument, et il a trop dormi. Son moment eurêka, ce qui conduirait à terme à une La nature publication, est venu le lendemain. De retour au laboratoire, il a vu des résultats étranges. Mais il a aussi vu que le sceau de sa cuvette de laboratoire était brisé, et l'air ultrasec du porte-échantillon enfermant s'y était infiltré. Cela lui a donné un indice important :son échantillon était devenu plus sec, suggérant que la teneur en eau de l'huile solvant est une force motrice.

Van Zee et son professeur superviseur Bert Meijer ont immédiatement su qu'ils étaient sur quelque chose d'important, et ils ont décidé d'aller au fond des choses. Ils ont découvert que c'était bien la concentration en eau dans l'échantillon qui faisait la différence, même s'il n'était que de quelques ppm (parties par million). Même avec des fluctuations extrêmement faibles de la concentration en eau, ils ont observé que la rotation de l'hélice change du sens des aiguilles d'une montre au sens inverse des aiguilles d'une montre.

Ce résultat a amené les chercheurs à examiner de plus près certains de leurs travaux antérieurs qui ont eu des résultats inexplicables. Il s'est avéré que dans ces tests également, la concentration en eau déterminait le résultat. Les changements auparavant inexplicables dans les résultats ont été causés par des fluctuations de la teneur en eau du solvant à base d'huile. Parce que ce contenu fluctue avec l'humidité. Et l'humidité atmosphérique, à l'intérieur comme à l'extérieur, change constamment en raison de la météo. La conséquence est qu'un test exécuté le jour A peut avoir des résultats totalement différents d'exactement le même test exécuté le jour B.

Van Zee et ses collègues ont également révélé comment la concentration infime de l'eau peut avoir un impact aussi important. Les molécules d'eau sont polaires :un côté est chargé négativement et l'autre positivement. C'est pourquoi ils aiment se lier, via des liaisons dites hydrogène. Mais l'huile est hydrophobe :elle repousse l'eau. Cette répulsion laisse trop peu d'espace aux molécules d'eau dans l'huile pour se lier aux autres molécules d'eau; ils sont isolés. Cela signifie que leur énergie potentielle pour former de nouvelles liaisons hydrogène est disponible pour d'autres utilisations. Les chercheurs d'Eindhoven ont montré que cette énergie de l'eau joue un rôle crucial dans la formation des structures supramoléculaires. Ce sont des agrégats moléculaires basés sur des liaisons réversibles, par exemple des liaisons hydrogène.

Leurs découvertes imposent un lourd fardeau à leur propre domaine scientifique ainsi qu'aux domaines adjacents. Beaucoup de chimie se fait dans le pétrole, de nombreuses recherches antérieures devront donc être réévaluées pour évaluer l'effet de l'eau. Les chercheurs soupçonnent que de nombreux rapports précédents de phénomènes inexpliqués, qu'il change de structure, taille ou transformation, sont fondamentalement dus aux interactions avec l'eau.

D'autre part, l'équipe de recherche d'Eindhoven fournit aux chimistes du monde entier un nouvel instrument étonnant, Van Zee explique. « La concentration en eau s'avère avoir une très forte influence. Et on peut facilement la contrôler, en manipulant l'humidité, ce qui est assez simple dans un environnement fermé. Nous pensons qu'il y aura également beaucoup de recherches de suivi dans d'autres domaines de la chimie."