Les physiciens de l'Université d'État du Kansas ont pris des instantanés extrêmement rapides de réactions d'ouverture de cycle moléculaire induites par la lumière, similaires à celles qui aident un corps humain à produire de la vitamine D à partir de la lumière du soleil. La recherche est publiée dans Chimie de la nature .

"Pensez à cela comme un stop-motion comme un dessin animé, " a déclaré Daniel Rolles, professeur agrégé de physique et chercheur principal de l'étude. "Pour chaque molécule, vous démarrez la réaction avec une impulsion laser, prendre des instantanés de ce à quoi cela ressemble au fil du temps, puis les assembler. Cela crée un "film moléculaire" qui montre comment la structure électronique de la molécule change en fonction du temps qui s'écoule entre le début et l'arrêt."

Shashank Pathak, doctorant et auteur principal de l'article, a déclaré que l'idée était d'étudier la dynamique de l'ouverture d'un anneau dans une molécule à l'échelle de temps de la femtoseconde, qui est un quadrillionième de seconde. Les chercheurs utilisent un laser à électrons libres pour visualiser comment ces réactions se produisent en enregistrant les spectres d'énergie des électrons lorsque les atomes de la molécule se séparent.

"La réaction d'ouverture de cycle est assez observée dans la nature, " Pathak a déclaré. "Un exemple est la formation de vitamine D3 dans notre peau. Quand la lumière du soleil brille sur notre peau, nous avons de gros composés qui ont ces petites structures annulaires qui aident à l'absorption de la lumière UV. L'anneau s'ouvre pour former le précurseur de la formation de vitamine D3.

La fabrication de vitamine D implique diverses fonctions biologiques et cette ouverture de l'anneau n'est qu'une petite – très petite – partie du processus, dit Pathak. Cette recherche a permis d'enregistrer les changements dans la molécule afin de comprendre la vitesse du processus, comment cela se passe et comparer le processus à la théorie précédemment acceptée.

« Comprendre le processus a des implications pour rendre des processus similaires qui peuvent être utilisés dans la technologie plus efficaces, et pour développer des règles générales qui peuvent être appliquées à des réactions similaires, " dit Rolles, qui a reçu un prix de début de carrière de la Faculté de la National Science Foundation en 2018 qui a financé cette recherche.