La réaction de formation de liaison dans un complexe trimère d'or est initiée par une impulsion laser, et une structure tridimensionnelle après un certain délai est détectée par une image de diffusion des rayons X. Crédit :IBS
Les médicaments anticancéreux ciblés agissent en établissant un lien étroit entre les cellules cancéreuses et des cibles moléculaires spécifiques impliquées dans la croissance et la propagation du cancer. Des images détaillées de ces sites ou voies de liaison chimique peuvent fournir des informations clés nécessaires pour maximiser l'efficacité des traitements oncogènes. Cependant, les mouvements atomiques dans une molécule n'ont jamais été capturés au milieu de l'action, même pas pour une molécule extrêmement simple comme une molécule triatomique, composé de seulement trois atomes.
Une équipe de recherche dirigée par Ihee Hyotcherl de l'Institute for Basic Science (IBS, Corée du Sud) (Professeur, Département de Chimie, KAIST), en collaboration avec des scientifiques de l'Institute of Materials Structure Science de KEK (KEK IMSS, Japon), RIKEN (Japon) et Pohang Accelerator Laboratory (PAL, Corée du Sud), ont rapporté l'observation directe du moment de naissance des liaisons chimiques en suivant les positions atomiques en temps réel dans la molécule.
"Nous avons finalement réussi à capturer le processus de réaction en cours de la formation de liaisons chimiques dans le trimère d'or. Les images à résolution femtoseconde ont révélé que de tels événements moléculaires se sont déroulés en deux étapes distinctes, pas simultanément comme supposé précédemment, " déclare la directrice associée Ihee Hyotcherl, l'auteur correspondant de l'étude. "Les atomes du complexe trimère d'or restent en mouvement même après la fin de la liaison chimique. La distance entre les atomes a augmenté et diminué périodiquement, présentant la vibration moléculaire. Ces vibrations moléculaires visualisées nous ont permis de nommer le mouvement caractéristique de chaque mode vibrationnel observé, " ajoute Ihee.
Les atomes se déplacent extrêmement rapidement à l'échelle de la femtoseconde (fs) – des quadrillions de seconde. Le mouvement est infime au niveau des angströms, égal à un dix-milliardième de mètre. Ils sont particulièrement insaisissables pendant l'état de transition où les intermédiaires de réaction passent des réactifs aux produits en un éclair. L'équipe de recherche a rendu possible cette tâche expérimentalement difficile en utilisant la liquidographie par rayons X femtoseconde (diffusion de solution).
Cette technique expérimentale combine des techniques de photolyse laser et de diffusion des rayons X. Lorsqu'une impulsion laser frappe l'échantillon, Les rayons X se diffusent et initient la réaction de formation de liaison chimique dans le complexe trimère d'or. Des impulsions de rayons X femtosecondes obtenues à partir d'une source lumineuse spéciale appelée laser à rayons X à électrons libres (XFEL) ont été utilisées pour interroger le processus de formation de liaison. Les expériences ont été réalisées dans deux installations XFEL (accélérateur linéaire de 4ème génération), PAL-XFEL en Corée du Sud et SACLA au Japon, et cette étude a été menée en collaboration avec des chercheurs du KEK IMSS, Laboratoire de l'accélérateur de Pohang (PAL), RIKEN, et l'Institut japonais de recherche sur le rayonnement synchrotron (JASRI).
