06.05.2022 - Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft

Contrôler les images miroir

Des scientifiques ont trouvé un moyen de traiter les molécules chirales séparément.

Grâce à une nouvelle méthode expérimentale, une équipe dirigée par la physicienne Sandra Eibenberger-Arias du Fritz-Haber-Institut a transféré les formes en miroir de molécules chirales dans différents états de rotation plus efficacement que jamais auparavant. Cette découverte ouvre la voie à une meilleure compréhension et à une manipulation plus aisée de ce type de molécules courantes pour de futures applications.

La chiralité, si elle n'est pas une rareté dans le monde des molécules, est néanmoins une propriété particulière. Si une molécule est chirale (du mot grec chiros = main), elle existe en deux versions réfléchies qui sont très similaires mais pas identiques - comme deux mains qui peuvent être pliées ensemble, mais qui ne peuvent pas être placées de manière congruente l'une sur l'autre. C'est pourquoi nous parlons de molécules droites et gauches, ou d'énantiomères, ce qui signifie "forme opposée" en grec.

Une équipe internationale de scientifiques de l'Institut Fritz Haber de la Société Max Planck et de l'Institut de physique générale Prokhorov de l'Académie des sciences de Russie a trouvé un moyen de traiter ces molécules séparément. Comme les molécules chirales sont très semblables les unes aux autres, il s'agit d'un véritable défi. L'astuce consiste à les exposer à un rayonnement électromagnétique de manière à ce que seule une "main", c'est-à-dire un énantiomère, réagisse. Cela nous permet de contrôler spécifiquement les molécules droites ou gauches et d'en apprendre davantage sur elles", explique le Dr Sandra Eibenberger-Arias, chef du groupe "Molécules contrôlées" du Fritz-Haber-Institut.

Cet apprentissage est important car les énantiomères ont parfois des qualités biologiques et chimiques très différentes, pour lesquelles on cherche des explications. Prenez, par exemple, la molécule chirale carvone : une "main" sent la menthe, l'autre le carvi. Ou encore le célèbre sédatif thalidomide, qui doit son nom à son principe actif, une molécule chirale : alors qu'une forme avait l'effet sédatif escompté, l'autre provoquait des malformations congénitales. Le groupe d'Eibenberger-Arias étudie les propriétés physiques des molécules chirales. "La théorie prévoit une petite différence d'énergie entre les deux énantiomères, en raison de ce qu'on appelle la violation de parité. Cependant, cela n'a pas été démontré expérimentalement jusqu'à présent", explique JuHyeon Lee, du Fritz-Haber-Institut, premier auteur des résultats publiés dans la revue Physical Review Letters.

Grâce à une combinaison astucieuse de différentes méthodes, le groupe de scientifiques s'est toutefois rapproché un peu plus de cet objectif. Ils irradient des molécules chirales en phase gazeuse avec des rayons UV et des micro-ondes. Ainsi, les molécules droites et gauches sont placées dans des états de rotation différents en modifiant le rayonnement micro-ondes. Les chercheurs ont ainsi pu contrôler plus que jamais quelle "main" se trouve dans quel état de rotation. Ils ont également, pour la première fois, comparé les résultats expérimentaux aux prédictions exactes de la théorie, ce qui a permis de mieux comprendre les effets physiques sous-jacents.

Bien que cette méthode ne permette pas encore de séparer complètement les énantiomères, il est remarquable de pouvoir les contrôler avec autant de succès. Cela contredit l'idée simpliste, souvent utilisée, selon laquelle ils ont les mêmes propriétés physiques. "Si c'était le cas, nous ne serions pas en mesure de contrôler les énantiomères à l'aide de méthodes physiques", explique Sandra Eibenberger-Arias. L'équipe internationale, composée de trois femmes et de trois hommes, a ainsi posé une bonne base pour les expériences de suivi, et peut-être même pour la preuve expérimentale de la violation de la parité. Ce serait une étape importante pour la recherche fondamentale, mais aussi pour toutes les applications futures.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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