Figure 1 :Une molécule qui change de forme passe d'une structure courbée (en haut à droite) à une structure droite (en bas à droite) lorsqu'elle est frappée par une impulsion laser ultraviolette (griffe violette en haut au centre). Deux paires d'impulsions (gribouillis rouges) sont utilisées pour sonder la structure moléculaire. Crédit :Laboratoire de spectroscopie moléculaire RIKEN
La liaison créée entre deux atomes d'or dans une molécule a été observée au fur et à mesure de sa formation, grâce à une nouvelle technique développée par les chimistes de RIKEN. Cette mesure résout une controverse sur le mécanisme par lequel les liaisons se forment.
Les chimistes rêvent de suivre les réactions chimiques en temps réel. Cela nécessite d'observer comment les liaisons se brisent et se forment sur des échelles de temps extrêmement courtes de quelques femtosecondes (1 femtoseconde =10 -15 seconde).
Pour surveiller la rupture des obligations, les chimistes excitent les molécules avec des impulsions laser de haute intensité, qui provoquent la rupture de certains liens. Cela modifie la structure de la molécule et affecte les longueurs d'onde de la lumière qu'elle peut absorber. La mesure de l'absorption lumineuse de la molécule en fonction du temps révèle l'échelle de temps sur laquelle se produisent les changements structurels.
Mais il est beaucoup plus délicat de suivre la formation d'obligations car il est difficile de provoquer la formation d'obligations à la demande.
Maintenant, Tahei Tahara du laboratoire de spectroscopie moléculaire du groupe RIKEN pour la recherche pionnière et ses collègues ont trouvé une molécule dans laquelle ils pourraient créer des liaisons au bon moment en utilisant la lumière ultraviolette.
La molécule a un atome d'or en son centre, qui est flanqué de deux groupes cyano (–CN). Lorsque ces molécules sont en solution, ils se regroupent par trois pour former un « trimer ». Les atomes d'or dans le trimère ne sont que faiblement liés, le trimère a donc une structure courbée.
Lorsque le trimère est frappé avec un laser, cependant, la lumière fait que les atomes d'or forment des liaisons covalentes fortes, forcer le trimer à se redresser (Fig. 1). "Le système est unique parce que la lumière le fait former des liaisons covalentes, " dit Tahara.
L'équipe étudie la molécule depuis six ans, et ont publié plus tôt leur proposition pour le processus de formation d'obligations. Dans cette étude, ils ont fait valoir que, après que la lumière excite des électrons dans la molécule, la liaison or-or se contracte, puis la structure de la molécule passe de courbée à droite. Cependant, un autre groupe a soutenu que l'ordre était inversé :le changement de forme se produit en premier.
Pour déterminer qui avait raison, Tahara et ses collègues ont utilisé leur technique de spectroscopie avancée qui non seulement mesure les changements d'absorption de la lumière, mais suit également comment la molécule vibre lorsqu'elle change de forme. De cette étude plus détaillée, ils ont conclu que leur proposition était correcte. "Il est important d'utiliser de nouvelles méthodes s'il y a une controverse, plutôt que de se battre, " observe Tahara.
Tahara prévoit d'utiliser la méthode pour examiner de près les processus ultrarapides dans des systèmes plus compliqués, y compris les protéines. "Heureusement, nous avons un nombre gigantesque de problèmes non résolus à étudier, " il dit.
