Le cation trihydrogène, H 3+ , joue un rôle majeur dans la chimie interstellaire où il facilite la formation d'eau et de molécules organiques. Les chercheurs ont découvert comment le cation se forme lorsque des molécules organiques (en particulier des alcools) sont excitées par une impulsion laser intense (interprétation d'artiste). Savoir comment les cations se forment nous rapproche de la compréhension de la chimie qui a conduit à la vie telle que nous la connaissons. Crédit :Marcos Dantus, Université de Michigan
Le cation trihydrogène, H 3+ , est le point de départ de presque toutes les molécules de l'univers. Typiquement, H 3+ est formé par des collisions impliquant de l'hydrogène gazeux, mais sa chimie au niveau moléculaire est relativement inconnue. Lorsque des molécules organiques sont frappées par une impulsion laser, ils sont ionisés et la réaction commence. Puis, les molécules se brisent en différents fragments; dont l'un est H 3+ . Ils sont capables de mesurer les détails de cette réaction :les échelles de temps, rendement, et comment les liaisons chimiques sont rompues et formées. Ces expériences donnent également des détails clés sur chaque étape de la réaction qui se produit sur des échelles de temps ultracourtes (plus rapides qu'un millionième de millionième de seconde).
Les découvertes sont importantes pour l'astrochimie car les molécules organiques, y compris les alcools, sont présents dans l'espace. C'est un pas de plus dans l'apprentissage de la formation et du comportement des molécules organiques dans l'univers. Aussi, le fait que formant H 3+ implique une molécule d'hydrogène neutre qui erre et enlève un autre atome d'hydrogène est important. Pourquoi? La chimie de l'itinérance est un phénomène nouveau et relativement inconnu; ce travail offre un aperçu de ce type de processus chimique.
Les scientifiques ont découvert d'autres moyens que le cation trihydrogène, H
3+
, l'ion le plus abondant de l'univers, est produit suite à l'activation à haute énergie d'alcools et d'autres molécules organiques. Malgré la forte répulsion entre les particules chargées, l'équipe a découvert qu'une molécule d'hydrogène errante était responsable de la réaction chimique produisant H
3+
. Les chercheurs ont mené l'étude à l'aide d'impulsions laser femtosecondes intenses et d'instruments capables de détecter les ions résultants à partir de mesures expérimentales. La réaction se produit en 100 ou 340 quadrillions de seconde selon la molécule de départ. Ils ont confirmé les mécanismes en utilisant des calculs de mécanique quantique et des mesures de coïncidence ion-ion. Les résultats de la recherche sont importants pour l'astrochimie et pour comprendre comment les molécules organiques se forment et se comportent dans l'univers. Par ailleurs, ces résultats sont pertinents lorsque des lasers intenses sont utilisés pour des interventions chirurgicales.
