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Un coup d'oeil au coeur de la molécule

Pour la première fois, l'évolution en "temps réel" de la structure moléculaire lors d'une réaction chimique a été observée par une équipe de l'EPFL en collaboration avec le Paul-Scherrer Institut (PSI). Voyage dans le tout petit, à la source des réactions chimiques et biologiques... Une technique permettant d'observer le mouvement moléculaire à une échelle de temps encore jamais atteinte a été développée par l'EPFL et le Paul-Scherrer Institut (PSI). Cette prouesse, réalisée par une équipe de recherche dirigée par le Professeur Majed Chergui, directeur du Laboratoire de spectroscopie ultrarapide (EPFL) en collaboration avec le FEMTO group (PSI), est publiée dans la dernière édition de la revue Science.

Cette avancée technologique ouvre d'intéressantes perspectives dans l'étude des systèmes chimiques et biologiques. Elle permet notamment une meilleure compréhension de l'évolution de la structure moléculaire lors de réactions chimiques. Les chercheurs l'ont appliquée à l'étude de complexes moléculaires contenant des atomes métalliques, très étudiés en chimie. Ceci pourrait donc déboucher sur des avancées dans le domaine du stockage d'informations sous forme magnétique, ou en énergie solaire. Elle ouvre aussi des perspectives en biologie, ces molécules étant les analogues des centres actifs des hémoproteines (hémoglobine, myoglobine).

A titre de comparaison, les mouvements, insaisissables à l'oeil nu, d'un chat se retournant dans sa chute et retombant sur ses pattes ne peuvent être observés qu'à l'aide d'une caméra prenant des clichés séparés de quelques dizaines de millisecondes. En faire de même avec les molécules, 100'000 millions de fois plus petites que le félidé, suppose une caméra pouvant faire des clichés séparés de quelques dizaines de femtosecondes (1 femtoseconde = 10-15 sec et est à une seconde, ce qu'une seconde est à 32 millions d'années!)

Pour obtenir une telle précision, les chercheurs avaient besoin d'une source de rayons X femtoseconde à la fois stable et accordable en longueur d'onde. Ils l'ont trouvée au PSI, grâce à une collaboration avec l'équipe de Rafael Abela. En utilisant les impulsions femtoseconde extraites de l'accélérateur Swiss Light Source, par une technique que le PSI a développée, les deux équipes sont parvenues, pour la première fois, à suivre l'évolution d'une molécule subissant un changement de structure en 150 fs !

EPFL

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