Les chimistes de la Northwestern University ont utilisé la lumière visible et des nanoparticules extrêmement minuscules pour fabriquer rapidement et simplement des molécules de la même classe que de nombreux composés phares pour le développement de médicaments.

Poussé par la lumière, les catalyseurs à nanoparticules effectuent des réactions chimiques avec des produits chimiques très spécifiques, des molécules qui n'ont pas seulement les bonnes formules chimiques, mais ont également des arrangements spécifiques de leurs atomes dans l'espace. Et le catalyseur peut être réutilisé pour des réactions chimiques supplémentaires.

Les nanoparticules semi-conductrices sont connues sous le nom de points quantiques, si petits qu'ils ne mesurent que quelques nanomètres de diamètre. Mais la petite taille est la puissance, fournir au matériau des propriétés optiques et électroniques attrayantes impossibles à des échelles de longueur plus grandes.

"Les points quantiques se comportent plus comme des molécules organiques que comme des nanoparticules métalliques, " a déclaré Emily A. Weiss, qui a dirigé la recherche. "Les électrons sont pressés dans un espace si petit que leur réactivité suit les règles de la mécanique quantique. Nous pouvons en profiter, ainsi que le pouvoir de modélisation de la surface des nanoparticules."

Ce travail, publié récemment par la revue Chimie de la nature , est la première utilisation de la surface d'une nanoparticule comme modèle pour une réaction provoquée par la lumière appelée cycloaddition, un mécanisme simple pour rendre très compliqué, composés potentiellement bioactifs.

"Nous utilisons nos catalyseurs à nanoparticules pour accéder à cette classe de molécules souhaitable, appelés cyclobutanes tétrasubstitués, par simple, des réactions en une étape qui produisent non seulement les molécules à haut rendement, mais avec la disposition des atomes la plus pertinente pour le développement de médicaments, " a déclaré Weiss. " Ces molécules sont difficiles à fabriquer autrement. "

Weiss est professeur de chimie Mark et Nancy Ratner au Weinberg College of Arts and Sciences. Elle se spécialise dans le contrôle des processus électroniques pilotés par la lumière dans les points quantiques et dans leur utilisation pour effectuer une chimie pilotée par la lumière avec une sélectivité sans précédent.

Les catalyseurs à nanoparticules utilisent l'énergie de la lumière visible pour activer les molécules sur leurs surfaces et les fusionner pour former des molécules plus grosses dans des configurations utiles pour les applications biologiques. La plus grosse molécule se détache alors facilement de la nanoparticule, libérer la nanoparticule pour être réutilisée dans un autre cycle de réaction.

Dans leur étude, Weiss et son équipe ont utilisé des nanoparticules de trois nanomètres constituées de séléniure de cadmium semi-conducteur et d'une variété de molécules de démarrage appelées alcènes en solution. Les alcènes ont des doubles liaisons carbone-carbone qui sont nécessaires pour former les cyclobutanes.

L'étude s'intitule "Cycloadditions intermoléculaires [2+2] régio- et diastéréosélectives photocatalysées par des points quantiques".