Un microscope optique capable de résoudre la matière jusqu’à l’échelle des atomes. C’est impossible. Pourtant des chercheurs sont parvenus à produire des images des vibrations d’une molécule biologique. Une incroyable première !

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« Nous savons depuis longtemps que tous les processus dynamiques de la vie ont un lien avec les vibrationsvibrations moléculaires », rappelle V. Ara Apkarian, chimiste à l'Université de Californie à Irvine (États-Unis). D'où l'importance des travaux qu'il a menés avec son équipe. « Les fréquencesfréquences des modes de vibration nous étaient déjà accessibles par spectroscopie. Mais aujourd'hui pour la première fois, nous avons été en mesure d'observer des atomesatomes individuels vibrant au sein d'une moléculemolécule. »

La molécule à laquelle les chercheurs se sont intéressés est une molécule de porphyrineporphyrine contenant du cobaltcobalt. Les porphyrines entrent notamment dans la composition de l’hémoglobine et jouent donc un rôle important dans le métabolismemétabolisme de la respiration. Pour étudier leur molécule, les chercheurs de l'université de Californie ont eu recours à la pointe en argentargent d'un microscope à effet tunnel. Ainsi qu'à un faisceau laser destiné à focaliser la lumièrelumière à la taille d'un atome unique.

Dans l’expérience menée par les chercheurs de l’Université de Californie, la lumière était focalisée à la taille d’un atome à la pointe argentée (Ag) d’un microscope à effet tunnel et, aidée par un faisceau laser, elle était utilisée pour visualiser le fonctionnement interne d’une molécule de porphyrine (CoTPP) gelée sur un substrat en cuivre (Cu-100). © CaSTL, Université de Californie
Dans l’expérience menée par les chercheurs de l’Université de Californie, la lumière était focalisée à la taille d’un atome à la pointe argentée (Ag) d’un microscope à effet tunnel et, aidée par un faisceau laser, elle était utilisée pour visualiser le fonctionnement interne d’une molécule de porphyrine (CoTPP) gelée sur un substrat en cuivre (Cu-100). © CaSTL, Université de Californie

Mieux comprendre le fonctionnement des cellules

Pour éviter notamment l'agitation thermique due à l'usage de ce faisceau, l'expérience s'est déroulée sous vide et à la température extrêmement basse de 6 kelvinskelvins, soit -267,15 °C. L'échantillon a été congelé sur un substratsubstrat de cuivrecuivre. Et la pointe d'argent a pu se déplacer au-dessus de la molécule à une distance de seulement 2 angströms, soit 2.10-10 mètres, détectant ainsi des variations de fréquences en divers endroits de la molécule.

Les chercheurs espèrent pouvoir encore améliorer la résolutionrésolution de leurs observations, mais ils estiment d'ores et déjà que « cette invention permettra de révolutionner notre compréhension des réactions chimiques et du fonctionnement des cellules. »