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Le surprenant ballet des atomes dans une réaction chimique

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Des chercheurs de l'Institut de physique de l'Université de Fribourg ont pu déchiffrer pour la première fois une des classes les plus importantes de réactions chimiques. Ils montrent, dans leurs travaux interdisciplinaires à l'interface entre chimie et physique publiés dans le magazine Science, que la réorganisation des atomes se fait d'une manière tout à fait différente de ce qui était admis jusqu'à présent.

Les réactions chimiques, menant des atomes aux molécules, sont étudiées depuis des siècles. Aujourd'hui, seule une meilleure connaissance du déroulement de réactions chimiques pourrait améliorer la synthèse de nouvelles matières plastiques ou de médicaments.

Il y a cinq ans, Roland Wester, chef de projet du groupe de travail mené par Matthias Weidemüller, commençait la réalisation d'un appareillage particulier, conçu pour observer les réactions chimiques dans leurs différentes étapes successives. Cette forme d'observation est comparable au billard : les produits de réactions se déplacent à vitesse contrôlée les uns vers les autres et réagissent entre eux. Les vitesses de déplacement des produits de réactions sont mesurées à l'aide d'une caméra. « Au début, nous avons dû non seulement résoudre nos problèmes techniques mais aussi résister aux doutes de nos collègues scientifiques, qui n'ont jamais cru que l'expérience allait marcher. Aujourd'hui nous disposons d'un appareillage unique au monde permettant l'observation de plusieurs réactions chimiques », commente Roland Wester.

Une réaction chimique au ralenti

Actuellement, les chercheurs de Fribourg observent les réactions d'échanges d'atomes de chlore chargés négativement avec des molécules d'iodométhane, CH3I. Les produits de la réaction sont des molécules CH3Cl et des atomes d'iode chargés négativement.

Contrairement à ce que l'on pensait, les observations ont montré qu'à vitesse réduite, l'atome de chlore ne se combine pas à la molécule en s'accrochant du côté opposé à celui de l'atome d'iode, entraînant la cassure de la liaison retenant l'iode. Au contraire : le complexe de réaction se tourne dans différentes directions et la liaison avec l'atome d'iode se casse dans une direction indéterminée. A plus grande vitesse, d'autres découvertes ont été faites en collaboration avec un groupe de travail américain, en particulier un mécanisme appelé roundabout (toupie ou manège, en anglais).

L'objectif des chercheurs de Fribourg sera dans un futur proche de découvrir l'influence de phénomènes quantiques sur certains phénomènes des organismes vivants. Les chercheurs veulent en particulier examiner l'influence de molécules d'eau sur les réactions naturelles car ces réactions d'échange se déroulent en milieu aqueux. Il s'agit d'améliorer les prévisions du déroulement de certaines réactions afin de mieux comprendre les processus chimiques dans les cellules vivantes. Matthias Weidemüller et Roland Wester sont persuadés que le domaine d'étude situé à la frontière entre physique et chimie, marqué par l'influence de la théorie quantique sur la complexité des réactions, révèlera encore de nombreuses surprises.

Par Nadia Heshmati, nadia.heshmati@diplomatie.gouv.fr

BE Allemagne numéro 368 (16/01/2008) - Allemagne / ADIT - www.bulletins-electroniques.com/actualites/52608.htm