Research Team, Cavendish Laboratory, Department of Physics, University of Cambridge
Des faisceaux tracteurs à un seul atome alimentent la catalyse chimique
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En piégeant la lumière dans de minuscules interstices de quelques atomes seulement, une équipe du Centre de nanophotonique a multiplié par mille les forces optiques, suffisamment puissantes pour forcer les atomes à se placer dans des positions qui favorisent les réactions chimiques.
"Nous avons trouvé un nouveau moyen de renforcer les forces de la lumière, suffisamment pour déplacer les atomes de métal, ce qui est essentiel pour réduire la barrière énergétique et faciliter le fonctionnement de la catalyse", explique Shu Hu, cochercheur principal.
Les faisceaux tracteurs faibles sont utilisés pour fabriquer des pinces optiques qui permettent de sonder les processus biologiques à l'aide de faisceaux de lumière très focalisés qui piègent des micro-objets transparents en verre ou en polymère. Mais l'utilisation de la lumière pour arracher des atomes uniques à des solides nécessite des forces beaucoup plus puissantes. Une équipe du NanoPhotonics Centre du Cavendish Laboratory a trouvé un moyen de construire de minuscules crevasses qui amplifient les forces optiques de la lumière visible. Ils les utilisent pour extraire des atomes d'or uniques d'un cristal, les approcher à proximité d'une liaison moléculaire et observer directement les effets sur leur flottement et leur vibration. Publiés dans Science Advances, ces résultats montrent de nouvelles façons de faire agir puissamment la lumière et suggèrent de nouvelles approches pour piloter les transformations chimiques.
En observant une seule liaison à la fois dans leurs expériences, ils évitent de faire la moyenne d'une foule d'effets différents. "Les atomes métalliques uniques sont l'enclume où la catalyse forge de nouvelles liaisons chimiques", promet le professeur Jeremy Baumberg, "et nous pouvons commencer à observer ce processus et à le contrôler". La catalyse joue un rôle essentiel dans tous les produits chimiques et polymères fabriqués par l'homme.
"C'est comme si l'on observait la belle danse d'un atome et d'une molécule en temps réel", note le professeur Hu.
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