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Dans une percée majeure pour la chimie, une équipe internationale de scientifiques a mis au point une nouvelle approche permettant de réarranger sélectivement les liaisons atomiques au sein d’une molécule.
Chimie sélective
Les molécules sont constituées de groupes d’atomes dont la composition et l’agencement déterminent leur nature. Les scientifiques s’intéressent depuis quelque temps à ce qu’on appelle la « chimie sélective », visant à former des liaisons chimiques entre les atomes afin de créer des molécules complexes et des « machines moléculaires », aux fonctions spécifiques. Ces dernières années, des chercheurs ont notamment mis au point des pompes moléculaires, ainsi que des sous-marins moléculaires pour cibler les cellules cancéreuses.
Bien évidemment, l’assemblage de ces minuscules structures constitue une tâche délicate que les auteurs de la nouvelle étude comparent au fait de « mettre des blocs de Lego dans une machine à laver et espérer que les quintillions de molécules finissent par s’assembler pour former le résultat souhaité ». Détaillés dans la revue Science, leurs travaux comptaient davantage sur le contrôle étroit des liaisons chimiques que la chance pour y parvenir.
Ceux-ci se sont spécifiquement concentrés sur des molécules connues sous le nom d’isomères structurels, ayant la même composition atomique mais des liaisons inter-atomes différentes. En utilisant la pointe d’un microscope à effet tunnel pour appliquer différentes impulsions de tension, l’équipe a montré qu’elle pouvait réorganiser les liaisons chimiques de manière sélective.
Un contrôle étroit des liaisons chimiques
Une molécule avec un cycle central de 10 atomes de carbone a ainsi pu être transformée en une autre possédant un cycle central de quatre et huit atomes, ou comportant deux cycles centraux de six atomes. Ces réactions étaient également réversibles, ce qui signifie que l’équipe pouvait rompre et former les différentes liaisons à volonté, et passer d’une structure moléculaire à l’autre de manière contrôlée. Une forme de « chimie sélective » décrite comme sans précédent.
Si les machines moléculaires n’en sont encore qu’à leurs débuts, les technologies permettant un contrôle plus étroit de ces types de structures pourraient considérablement accélérer leur développement.
« Les tâches qu’elles pourraient accomplir comprennent le transport de molécules ou de nanoparticules [pour l’administration ciblée de composés dans l’organisme], la fabrication et la manipulation de nanostructures et la simplification des transformations chimiques », résume Leo Gross, scientifique d’IBM Research et auteur principal de l’étude.