Figure 1 :(a) Pilules d'aspirine. (b) Structure cristalline de l'aspirine représentant une forme régulière, disposition spatialement périodique des molécules. (c) L'animation illustre la redistribution de la densité électronique pendant la rotation du groupe méthyle avec une période d'environ 1 ps. Une seule molécule d'aspirine est montrée dans un modèle de boule et de bâton, la densité électronique en tant qu'isosurface. L'isosurface contient toutes les positions spatiales auxquelles la densité électronique a une valeur particulière (fixe) de 1800 charges élémentaires par nanomètre (1800 e-/nm3). Les changements de densité électronique entraînent des changements de la forme de l'isosurface. Un rétrécissement autour d'un atome particulier illustre une perte de charge électronique tandis qu'une expansion reflète une augmentation de la densité de charge. Dans la molécule d'aspirine, des mouvements de charge périodiques continus se produisent pendant la rotation du méthyle, en particulier entre les atomes du cycle carboné 6 (à gauche) et l'unité COOH carboxy (à droite). Crédit :MBI
L'aspirine n'est pas seulement un médicament important, mais aussi un système de modèle physique intéressant dans lequel les vibrations moléculaires et les électrons sont couplés d'une manière particulière. Pour la première fois, Les expériences aux rayons X dans le domaine temporel ultracourt rendent les mouvements des électrons visibles en temps réel. Ils démontrent que de très petits déplacements atomiques déplacent les électrons sur des distances beaucoup plus grandes au sein des molécules d'aspirine.
Les pilules d'aspirine (figure 1a) sont constituées de nombreux petits cristallites dans lesquels des molécules d'acide acétylsalicylique forment un arrangement spatial régulier (figure 1b). Les molécules se couplent les unes aux autres via des interactions relativement faibles et génèrent des champs électriques qui exercent une force sur les électrons de chaque molécule. Lors de l'excitation des vibrations moléculaires, la distribution des électrons dans l'espace et, Donc, les propriétés chimiques devraient changer. Bien que ce scénario ait fait l'objet de travaux théoriques, il n'y a eu aucune démonstration expérimentale et compréhension de la dynamique moléculaire jusqu'à présent.
Scientifiques de l'Institut Max Born de Berlin, Allemagne, ont maintenant obtenu la première observation directe du mouvement des électrons lors d'une vibration couplée des molécules d'aspirine. Dans un récent numéro de la revue Dynamique structurelle , ils rapportent les résultats d'une expérience aux rayons X dans le domaine de temps ultracourt. Une impulsion de pompe optique ultracourte induit des vibrations des molécules d'aspirine avec une période de vibration d'environ une picoseconde. Une impulsion de rayons X dur ultracourte, qui est retardé par rapport à l'impulsion de pompe, est diffracté à partir de la poudre excitée de cristallites pour cartographier l'arrangement spatial momentané des électrons via un diagramme de diffraction des rayons X.
