Des chercheurs ont combiné les capacités de résolution temporelle et spatiale de leurs instruments pour obtenir des images haute définition d’une molécule cyclique en train de s’ouvrir sous l’action de la lumière. De quoi améliorer les simulations informatiques et surtout, mieux comprendre certains processus naturels. L'un des secrets de la nature qui se dévoile ici en vidéo.

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    Ce n'est pas la première fois que des chercheurs du SLAC National Accelerator Laboratory de l'université de Stanford (États-Unis) parviennent à surprendre l'ouverture d'une molécule cyclique sous l'effet de la lumière. Pour cela, ils avaient déjà mis à contribution l'un de leurs instruments de pointe. Le LCLS est en effet capable de capturer des phénomènes de l'ordre de la femtoseconde et donc, d'enregistrer les changements structurels qui interviennent au niveau de la molécule au cours d'une réaction chimique.

    Aujourd'hui, ils ont fait appel à un instrument de diffraction électronique ultrarapide (UED) pour obtenir, en plus, des détails haute résolutionrésolution du phénomène. « En combinant ces deux outils, nous disposons d'une formidable possibilité d'étudier les phénomènes ultra-brefs et ultra-fins », explique le directeur du LCLS, Mike Dunne.

    Au cœur de la réaction chimique

    La réaction étudiée est celle de la transformation de la molécule cyclique de cyclohexa-1,3-diène. Par action de la lumière, celle-ci se rompt et forme une molécule presque linéaire, le hexa-1,3,5-triène. Cette réaction sert notamment de modèle à l'étude de processus naturels induits par la lumière comme la synthèse de vitamine D.

    Les travaux des chercheurs de l'université de Stanford révèlent ainsi que les mouvements des atomesatomes s'accélèrent lorsque l'anneau de cyclohexa-1,3-diène se rompt, aidant les molécules à se débarrasser d'un trop-plein d'énergieénergie et à se fixer dans leur forme linéaire. Ils montrent aussi des vibrationsvibrations aux extrémités de la molécule, pendant au moins une picosecondepicoseconde. Une éternité à cette échelle.

    © SLACSLAC National Accelerator Laboratory