Une équipe de chercheurs d'IBM Research–Zurich, ExxonMobil Research and Engineering Company et Universidade de Santiago de Compostela ont, pour la première fois, molécules imagées lorsqu'elles changent d'état de charge. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit comment ils ont créé les images et ce qu'ils ont vu.

Les scientifiques savent depuis un certain temps que les molécules changent lorsqu'elles sont chargées, tant dans la fonction que dans la structure. Mais jusqu'à maintenant, ils n'ont pas pu le voir en action. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont réalisé des images de quatre molécules :l'azobenzène, pentacène, TCNQ et porphine, car ils ont subi des changements en raison de la mise en charge. Ils notent que la charge moléculaire est au cœur de nombreux processus biologiques très importants, comme le transport d'énergie et la photoconversion - ainsi, observer à quoi cela ressemble quand cela se produit est très important.

Pour créer les images, les chercheurs ont placé une seule molécule sur un film de NaCl isolé, puis ont utilisé la microscopie à force atomique à haute résolution dans un environnement sous vide très froid pour transférer un seul électron de la pointe de la sonde à la molécule. L'imagerie a été réalisée à l'aide de pointes fonctionnalisées au monoxyde de carbone. Chacune des molécules a été imagée dans quatre états :positif, neutre, négatif et double-négatif (en ajoutant deux électrons).

Les chercheurs ont observé des changements structurels dans toutes les molécules, et que chacun a été changé d'une manière différente que les autres. Avec du pentacène, par exemple, l'équipe a vu quelles zones de la molécule sont devenues plus réactives. Avec TCNQ, ils ont observé des changements dans les liaisons entre les atomes de la molécule et ils ont également noté qu'elle se déplaçait par rapport à sa base. Et avec la porphine, ils ont observé des changements dans les types de liaisons et leurs longueurs. Ils ont également noté que la porphine, en particulier, joue un rôle essentiel dans le traitement biologique - il est impliqué dans le processus d'hémoglobine transportant l'oxygène dans les organismes vivants. Être capable de voir ce qui arrive à une molécule lorsqu'elle est chargée peut aider à mieux comprendre comment fonctionne l'ensemble du processus de transport. L'équipe suggère en outre que l'utilisation de techniques telles que l'imagerie des états de charge moléculaire contribuera au développement de nouveaux matériaux et dispositifs et améliorera notre compréhension de la nature en général.

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