Assistez à la liaison et la séparation entre deux atomes filmées pour la toute première fois

C’est un véritable bouleversement du monde de la physique. Une équipe de chercheurs est parvenue à filmer deux atomes en train de se lier, puis de se séparer.  Des images inédites qui sont désormais accessibles à tous.

Un exploit de taille

Des chercheurs de l’université d’Ulm, en Allemagne, et de l’université de Nottingham, au Royaume-Uni, ont réussi à capturer les images de deux atomes en train de se lier et de se séparer. Ces deux atomes mesurent entre 0,1 et 0,3 nanomètre et ont été observés à une échelle picométrique, soit une échelle un demi-million de fois inférieure à l’épaisseur d’un cheveu humain. Les résultats de leurs études ont été publiés le 17 janvier 2020 dans la revue Science Advances.

Pour parvenir à cet exploit, l’équipe de physiciens a utilisé la microscopie électronique en transmission (MET). Il s’agit d’une technique de visualisation qui repose sur l’utilisation d’un microscope. Ce dernier, au lieu d’exploiter la lumière à la manière d’un microscope classique, utilise un faisceau d’électrons. Les atomes ont été placés sous le faisceau d’électrons, concentré sur eux grâce à des lentilles, dans lequel il « imprimera » son empreinte comme sur une plaque photographique. La MET permet de cette manière d’agrandir l’image d’échantillons à des résolutions atomiques.

Des atomes mis en scène

“Nous avons piégé une paire d’atomes de rhénium (Re) qui, liés ensemble, forment une molécule de dirhénium (Re2). Parce que le rhénium a un numéro atomique élevé, il est plus facile à observer avec la MET que des éléments légers, chaque atome métallique pouvant être identifié comme un point sombre », détaille dans un communiqué Andrei Khlobystov, l’un des auteurs de l’étude.

Les deux atomes ont été piégés grâce à des nanotubes de carbone très fins qui ont été utilisés comme de minuscules tubes à essai « aidant à capter les atomes ou les molécules et à les positionner exactement à l’endroit voulu ». Ils ont également découvert que le faisceau d’électrons lui-même agissait comme une source d’énergie sur les atomes, ce qui les pousse à évoluer.

Vers l’infiniment plus petit et au-delà

“Nous repoussons maintenant les frontières de l’imagerie moléculaire au-delà de la simple analyse structurale, et allons vers une meilleure compréhension de la dynamique des molécules individuelles en temps réel”, a déclaré l’équipe de chercheurs. Ces images ouvrent la voie à des expériences encore plus poussées qui pourraient permettre de comprendre les interactions entre les atomes en les observant à une échelle atomique. Le résultat est d’autant plus important que les liaisons métalliques comptent parmi « les liaisons chimiques les plus importantes et les moins bien comprises ».