La nouvelle molécule peut basculer non pas entre deux mais entre trois états distincts. Cela lui donne la capacité de contenir des informations beaucoup plus complexes dans sa structure moléculaire que ce qui était possible jusqu'à présent. Un article sur le sujet, co-écrit par Ph.D. Jakub Copko et le Dr Tomáš Slanina, ont été publiés dans Chemical Communications .

Même si les scientifiques savaient que des molécules similaires pouvaient entrer dans un troisième état, ils ont choisi de ne pas l’étudier. Le raisonnement était qu’ils ne pouvaient pas contrôler les transitions entre les différentes formes moléculaires et que la présence d’une troisième forme ne faisait que compliquer le comportement des molécules. Aujourd'hui, les chercheurs du groupe dirigé par le Dr Slanina ont surmonté cet obstacle.

"Nous sommes capables de basculer de manière précise et sélective des molécules entre trois états à notre guise", explique l'un des auteurs de l'article, Jakub Copko.

Les changements structurels dans les photocommutateurs se manifestent généralement par des altérations de leurs propriétés macroscopiques. Lorsqu’elle est exposée à une lumière présentant certains paramètres, une molécule peut, par exemple, changer de couleur, qui peut même être visible à l’œil nu. Par exemple, le bleu peut se transformer en jaune et vice versa, et les deux couleurs peuvent être traitées respectivement comme des zéros et des uns. Les molécules individuelles fonctionnent ainsi de la même manière que des bits de mémoire et sont également faciles à lire.

"Il existe cependant une différence :grâce à leur taille minuscule, elles peuvent stocker un ordre de grandeur plus d'informations que les puces à base de silicium", explique le Dr Slanina. "Tout cela ne fonctionne qu'avec des photocommutateurs suffisamment stables pour ne pas basculer spontanément entre les états individuels en l'absence de lumière."

"C'est précisément cette exigence qui a été si difficile à satisfaire jusqu'à présent, que les experts n'ont même jamais tenté de réaliser une transition vers un troisième état au sein d'une seule molécule. Cela n'est possible que grâce à notre découverte actuelle."

Lors du passage du deuxième état au troisième, ce n’est pas la couleur, mais la géométrie de la molécule qui change de manière significative. Ceci est particulièrement pratique lorsqu'il convient de « façonner » une molécule de manière à ce qu'elle s'insère dans un centre actif cible ou, inversement, qu'elle en soit poussée hors de celui-ci.

Une impulsion lumineuse d’une longueur d’onde spécifique déclenche tout cela. L’éventail des applications pratiques possibles est large. Cependant, comme il s'agit d'une découverte très récente, les experts commencent seulement à découvrir son potentiel.

Les scientifiques du groupe Slanina étudient depuis longtemps les photocommutateurs. Plus précisément, ils se sont concentrés sur des substances connues sous le nom de fulgides, qui ne sont étudiées que par une poignée de laboratoires à travers le monde, même si elles possèdent généralement de meilleures propriétés que les autres photocommutateurs. La raison est simple :leur préparation a jusqu'à présent été très compliquée.

Cependant, Copko a également réussi à éliminer cet obstacle. Il explique :"Quand j'ai commencé mes études doctorales, il me fallait jusqu'à un mois pour préparer un seul fulgide. Maintenant, grâce à notre raccourci chimique, il est prêt en un après-midi."

Il utilise ce qu'on appelle une réaction en un seul pot, ce qui signifie que toutes les transformations chimiques ont lieu dans un seul flacon, éliminant ainsi le besoin d'isoler et de purifier tous les produits intermédiaires. Cela accélère non seulement considérablement la préparation, mais entraîne également une réaction plus propre avec un rendement plus élevé et diminue l'impact environnemental.

Slanina ajoute :« Nous nous efforçons de garantir que les fulgides ne soient pas simplement un groupe de substances reléguées dans les manuels scolaires, mais qu'elles bénéficient d'une plus grande visibilité. Cela peut faire progresser le domaine des photocommutateurs à l'échelle mondiale. » Grâce au travail de son groupe, la préparation de ce type de photoswitch est désormais si simple qu'elle peut être réalisée dans n'importe quel laboratoire de chimie de synthèse, même sans aucune expérience préalable en chimie des photoswitch.