Dans la nature, de nombreuses molécules possèdent une propriété appelée chiralité, ce qui signifie qu'ils ne peuvent pas être superposés sur leurs images miroir (comme une main gauche et une main droite).

La chiralité peut influencer la fonction, impactant l'efficacité d'un médicament ou d'une enzyme, par exemple, ou l'arôme perçu d'un composé.

Maintenant, une nouvelle étude fait progresser la compréhension des scientifiques d'une autre propriété liée à la chiralité :comment la lumière interagit avec les matériaux chiraux sous un champ magnétique.

Des recherches antérieures ont montré que dans un tel système, les formes gauche et droite d'un matériau absorbent la lumière différemment, de manière à se refléter lorsque la lumière circulant parallèlement à un champ magnétique externe change de direction, adopter un flux anti-parallèle. Ce phénomène est appelé dichroïsme magnéto-chiral (MChD).

Disparu, cependant, des expériences passées était une confirmation que les observations expérimentales correspondent aux prédictions faites par la théorie MChD - une étape nécessaire pour vérifier la théorie et comprendre les effets que les scientifiques ont observés.

Le nouveau papier, qui sera publié le 21 avril dans Avancées scientifiques , change cela. L'étude a été dirigée par Geert L. J. A. Rikken, Doctorat., directeur du Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses en France, et Jochen Autschbach, Doctorat., Larkin professeur de chimie à l'Université de Buffalo aux États-Unis. Les premiers auteurs étaient Matteo Atzori, Doctorat., chercheur au Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, et doctorat en chimie de l'UB. étudiant Herbert Ludowieg.

"Les premières prédictions théoriques de MChD pour la lumière sont apparues dans les années 1980. Depuis lors, un nombre croissant d'observations de l'effet ont été rapportés, mais aucune analyse quantitative n'a été possible pour confirmer si la théorie sous-jacente de la MChD est correcte, " dit Rikken. " La nouvelle étude propose des mesures détaillées sur deux systèmes modèles bien définis, et des calculs de chimie quantique avancés sur l'un d'entre eux."

"L'équipe du Dr Rikken a fait la première observation expérimentale de MChD en 1997 et a depuis rapporté d'autres études expérimentales de l'effet dans différents systèmes, " dit Autschbach. " Cependant, c'est seulement maintenant qu'une comparaison directe entre une expérience et des calculs théoriques quantiques ab-initio devient possible, pour une vérification de la théorie MChD."

La recherche s'est concentrée sur des cristaux constitués des formes miroirs de deux composés :tris(1, 2-diaminoéthane)nickel(II)nitrate, et tris(1, Nitrate de 2-diaminoéthane)cobalt(II). Comme l'explique Autschbach, "la forme moléculaire du tris(1, L'ion 2-diaminoéthane)métal (II) dans le cristal a une forme semblable à une hélice. Les hélices sont livrées par paires d'images miroir, trop, qui ne peut pas être superposé."

Le laboratoire de Rikken a effectué des mesures expérimentales détaillées pour les deux systèmes étudiés, tandis que le groupe d'Autschbach a tiré parti de l'installation de supercalcul d'UB, le Centre de recherche informatique, pour effectuer des calculs de chimie quantique exigeants concernant l'absorption de la lumière par le composé du nickel(II).

Les résultats, comme expliqué dans le Avancées scientifiques article :"Nous rapportons les spectres expérimentaux MChD à basse température de deux cristaux paramagnétiques chiraux archétypaux pris comme systèmes modèles, tris(1, 2-diaminoéthane)nickel(II) et nitrate de cobalt(II), pour la lumière se propageant parallèlement ou perpendiculairement à l'axe c des cristaux, et le calcul des spectres MChD pour le dérivé Ni(II) par des calculs de chimie quantique de pointe.

"En incorporant un couplage vibronique, on trouve un bon accord entre l'expérience et la théorie, qui ouvre la voie à MChD pour se développer en un puissant outil spectroscopique chiral et fournir des informations fondamentales pour la conception chimique de nouveaux matériaux magnétochiraux pour des applications technologiques. »

Bien que l'étude relève du domaine de la science fondamentale, Rikken note ce qui suit en ce qui concerne le potentiel futur de MChD :« Nous trouvons expérimentalement que (pour les matériaux que nous avons étudiés), à basse température, la différence de transmission lumineuse parallèle et anti-parallèle à un champ magnétique modeste de 1 Tesla, à peine plus que ce que produit un aimant de réfrigérateur, peut atteindre 10 %. Nos calculs nous permettent de comprendre cela en détail. L'ampleur de l'effet et sa compréhension détaillée ouvrent désormais la porte à de futures applications de la MChD, qui pourraient aller des diodes optiques aux nouvelles méthodes de stockage de données optiques."