(Phys.org) -Comme les mains se présentent dans des versions gauche et droite qui sont des images miroir l'une de l'autre, les acides aminés et les sucres en nous aussi. Mais contrairement aux mains, seuls les acides aminés orientés à gauche et les sucres orientés à droite prennent vie telle que nous la connaissons.

Les scientifiques savent que les autres variétés existent car lorsqu'elles synthétisent ces acides aminés et ces sucres en laboratoire, un nombre à peu près égal d'arrangements orientés vers la gauche et vers la droite se forme. Mais la vie en préfère un. C'est un phénomène mystérieux appelé "homochiralité".

Les scientifiques ont plusieurs théories pour expliquer pourquoi cela se produit. Dans des découvertes qui soulignent le rôle que la lumière a pu jouer dans son origine sur Terre, une équipe dirigée par un chercheur de l'Université du Michigan a montré que la direction de rotation d'un faisceau lumineux peut amener des nanoparticules inorganiques à s'assembler en une quantité de rubans torsadés à gauche ou à droite. Les rubans pour gauchers se tordent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, et à droite dans le sens des aiguilles d'une montre.

Les chercheurs avaient précédemment émis l'hypothèse qu'un certain type de lumière stellaire en spirale aurait pu s'enfermer dans la chiralité, ou de la bravoure, d'une quantité organique relativement importante, molécules à base de carbone telles que les acides aminés et les sucres dans les organismes vivants. La lumière des étoiles aurait brillé sur le nuage de poussière et de gaz qui est finalement devenu la Terre.

On ne le savait pas jusqu'à présent, bien que, que la lumière pourrait avoir un effet similaire et très prononcé sur les plus petits, nanoparticules inorganiques qui ne sont pas à base de carbone.

"Ce que nous avons montré, c'est que les nanoparticules de matériaux inorganiques, tout comme les matières organiques comme les premiers acides aminés, peut non seulement s'auto-assembler, mais peut le faire d'une manière qui présente la chiralité, " a déclaré Nicolas Kotov, le professeur d'ingénierie Joseph B. et Florence V. Cejka et professeur de génie chimique, science et ingénierie des matériaux et science et ingénierie moléculaires à l'U-M. Kotov est l'auteur principal d'un article sur les résultats publiés dans l'édition actuelle de Matériaux naturels .

Kotov et ses collègues ont fait briller une lumière polarisée circulairement sur des particules de tellurure de cadmium dans une solution. La lumière a à la fois des composants électriques et magnétiques et sa polarisation fait référence à l'orientation des ondes de chaque composant. En lumière polarisée circulairement, le champ électrique tourne autour du composant magnétique. On pense que la lumière polarisée circulaire est rare dans le monde naturel, bien que cela n'ait peut-être pas été le cas à une époque antérieure dans l'univers.

Dans les expériences, les chercheurs ont exposé un groupe de nanoparticules à une lumière polarisée circulairement à gauche, qui tournait dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Ils ont exposé l'autre aux droitiers polarisés, ou tournant dans le sens des aiguilles d'une montre, léger. Dans chaque groupe, environ 30 pour cent de plus des nanorubans portaient la chiralité de la lumière à laquelle ils étaient exposés. Ce pourcentage est dix fois plus élevé que les chercheurs ont découvert que la lumière polarisée circulairement affecte de plus grands groupes de molécules, dit Kotov.

Les nanoparticules des deux groupes ont commencé avec une chiralité mixte. Certaines particules sont gauchers et d'autres droitières. Les chercheurs pensent que ceux dont la chiralité correspond à la lumière qui les éclaire réagissent avec cette lumière de manière à les faire grandir, ou attirer plus de molécules. Lorsque la rotation de la lumière correspond à la main des particules, des réactions chimiques peuvent se produire, y compris l'oxydation, ou perte d'électrons. Cette perte d'électrons met des nanoparticules chargées dans le mélange, et ceux-ci peuvent réagir avec d'autres nanoparticules de manière à favoriser davantage les mêmes.

"La chiralité s'accumule, " a déclaré Kotov.

Alors que Kotov dit que les premiers organismes vivants étaient probablement à petite échelle, il s'empresse de souligner que le travail ne dit pas que les rubans de nanoparticules sont des précurseurs de la vie.

"Nous ne savons pas encore comment les molécules organiques et les nanoparticules inorganiques ont interagi, " Kotov a dit, "ou comment la chiralité a évolué pour devenir à gauche pour les acides aminés et à droite pour les sucres. Mais nous pensons que les réponses devraient impliquer la prise en compte non seulement de la matière organique, mais de cet acteur supplémentaire des nanoparticules inorganiques, ce qui est en fait assez important."

Au-delà de tout aperçu de la structure de la vie, la recherche pourrait également montrer un moyen nouveau et moins coûteux de concevoir des molécules orientées vers la gauche ou la droite. Méthodes actuelles d'induction de la chiralité, comme ce processus est appelé, sont difficiles et coûteux, pourtant ils ont des applications dans la fabrication de produits comme les produits pharmaceutiques, capteurs portables ou implantés, télécommunications et technologies d'affichage. Les nanostructures chirales peuvent aider à doubler la bande passante informationnelle de ces dispositifs en utilisant la lumière polarisée gauche et droite.

L'article s'intitule « Modification chirale de nanostructures auto-assemblées par une lumière polarisée de manière circulaire ». La recherche est financée en partie par le Centre de conversion de l'énergie solaire et thermique, un centre de recherche Energy Frontier financé par le département américain de l'Énergie; la Fondation nationale des sciences, les instituts nationaux de la santé, entre autres sources.