Une molécule de colorant de Reichardt entrant en collision à une vitesse hyperthermique avec une surface de cuivre. L'orientation de la molécule détermine si l'énergie de la collision est concentrée dans l'une des liaisons entre l'atome d'azote central (vert) et un atome de carbone dans l'un des anneaux environnants (noir). Crédit :L. Krumbein et al.; adapté par APS/Alan Stonebraker
Une équipe de chercheurs d'Allemagne et du Royaume-Uni a découvert que des réactions sélectives de liaison peuvent être observées lors de certaines collisions moléculaires. Dans leur article publié dans la revue Lettres d'examen physique , le groupe décrit les expériences qu'ils ont menées qui impliquaient de tirer une grosse molécule sur un mur de cuivre et ce qu'ils ont découvert en faisant cela.
Au cours des dernières décennies, les chimistes ont cherché un moyen de rompre des liaisons spécifiques dans les molécules d'une manière prévisible et utilisable. Cela ouvrirait de nouvelles voies de recherche impliquées dans la création de nouveaux types de composés. De tels efforts ont paralysé, cependant, par la façon dont l'énergie est dissipée dans les molécules. Lorsqu'un laser est tiré sur une molécule, par exemple, son énergie est dissipée par des vibrations avant qu'une réaction puisse se produire. Le résultat final est pratiquement identique à la simple application de chaleur à la même molécule. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont trouvé un moyen de conduire des réactions sélectives de liaison en tirant des molécules sur une paroi de cuivre.
Dans leurs expériences, les chercheurs ont utilisé un type de molécule connue sous le nom de colorant de Reichardt, une grosse molécule (73 atomes) qui change de couleur en fonction du type de solvant utilisé dans une réaction. Ils ont tiré des instances uniques de la molécule sur un morceau de cristal de cuivre plat et ont observé ce qui se passait à l'aide d'un microscope à effet tunnel.
Les chercheurs ont découvert que la molécule de colorant de Reichardt subissait de profonds changements lorsqu'elle heurtait la paroi de cuivre, tandis que le mur est resté complètement intact. Les collisions rappelaient des voitures qui s'écrasaient contre les murs pour des tests de sécurité. En étudiant les collisions, les chercheurs ont découvert que lorsque la molécule est entrée en collision avec la paroi à certaines énergies de translation, la molécule subirait des fissures sélectives au niveau de liaisons C-N spécifiques. La fissuration signifiait que certaines des liaisons de la molécule se rompraient, mais que la molécule resterait en tant qu'entité unique. Ils ont également découvert que changer la vitesse à laquelle la molécule était tirée sur le mur leur permettait de rompre deux liaisons spécifiques, qui se trouvait à côté d'un atome d'azote chargé positivement assis au centre de la molécule.
Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si la nouvelle approche peut être appliquée de manière utile, mais pour l'instant, l'équipe décrit maintenant la chimie des liaisons sélectives comme « moins d'une boîte noire ».
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