Publiée dans la revue Nature Chemistry, l'étude a été menée par une équipe de chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley et de l'Institut Max Planck pour la structure et la dynamique de la matière à Hambourg, en Allemagne. Ils ont utilisé une technique appelée diffraction électronique ultrarapide pour enregistrer les changements moléculaires déclenchés par deux photons de lumière.
"Nous avons pu voir comment les électrons d'une molécule se redistribuent après avoir absorbé deux photons", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Benjamin Feinberg, chercheur postdoctoral à l'Université de Californie à Berkeley. "Cela nous a permis de suivre les changements moléculaires en temps réel, fournissant ainsi une vue détaillée de la façon dont les molécules réagissent à la lumière."
Les chercheurs ont étudié une molécule appelée diphénylacétylène, qui est une molécule organique simple constituée de deux anneaux phényle reliés par une triple liaison entre deux atomes de carbone. Lorsque la molécule absorbe deux photons de lumière, elle subit une réaction chimique appelée photodimérisation, au cours de laquelle les deux anneaux phényle forment une nouvelle liaison l’un avec l’autre.
Grâce à la diffraction électronique ultrarapide, les chercheurs ont pu capturer les changements moléculaires associés à cette réaction sur une échelle de temps de l'ordre de la femtoseconde (une femtoseconde équivaut à un millionième d'un milliardième de seconde). Ils ont observé comment les électrons de la molécule se déplacent et se redistribuent, conduisant à la formation d’une nouvelle liaison entre les deux cycles phényle.
Cette compréhension détaillée de la façon dont les molécules réagissent à la lumière pourrait avoir des implications significatives dans des domaines tels que la chimie, la science des matériaux et la médecine. Par exemple, cela pourrait aider les scientifiques à concevoir de nouveaux matériaux plus efficaces pour absorber la lumière et la convertir en énergie, comme les cellules solaires. De plus, cela pourrait contribuer au développement de médicaments activés par la lumière qui pourraient être précisément ciblés sur des sites spécifiques du corps.
"Nos travaux ouvrent de nouvelles possibilités pour étudier la dynamique des réactions chimiques et comprendre comment les molécules interagissent avec la lumière", a déclaré Daniel Neumark, auteur principal de l'étude et professeur de chimie à l'Université de Californie à Berkeley. "Ces connaissances seront essentielles au développement de nouvelles technologies exploitant la puissance de la lumière pour la conversion d'énergie et d'autres applications."
Les découvertes de l’équipe représentent une avancée significative dans le domaine de la réalisation de films moléculaires et permettent de mieux comprendre les processus fondamentaux qui se produisent lorsque les molécules interagissent avec la lumière.
