Le mouvement des électrons individuels dans une molécule peut être contrôlé

Les physiciens ont pour la première fois pu suivre le mouvement des électrons individuels dans une molécule et ont montré que ces processus peuvent être contrôlés. À l'avenir, cela permettra de contrôler le cours des réactions chimiques et des processus biologiques afin d'obtenir le résultat souhaité à partir de plusieurs variantes de réaction possibles des mêmes produits chimiques.

Les résultats d'une étude menée à l'École technique supérieure suisse de Zurich avec la participation d'Oleg Tolstikhin, docteur en sciences physiques et mathématiques de l'Institut de physique et de technologie de Moscou, ainsi que de théoriciens du Danemark, de Belgique et du Canada, ont été publiés le 22 octobre 2015 dans la revue Science.

Comme indiqué, le mouvement des électrons est contrôlé à l'aide d'impulsions laser ultra-brèves avec une longueur d'onde de 800 et 1300 nanomètres. Des déplacements d'électrons ont été observés dans le spectre des harmoniques élevées résultant de l'interaction d'une impulsion laser avec une molécule.



À l'aide de méthodes attophysiques, les chercheurs ont suivi la restructuration de la coque électronique. Il s'agit d'un processus clé pour comprendre la réaction chimique, car la redistribution des électrons correspond à la formation de nouvelles liaisons chimiques.

Un groupe dirigé par Hans Jacob Werner de l'École technique supérieure suisse de Zurich avait auparavant mené une série d'expériences qui démontraient de manière convaincante la possibilité de telles observations, mais maintenant les chercheurs ont franchi la dernière étape: ils ont de facto suivi le mouvement des électrons avec une résolution de 100 attosecondes (1 attoseconde = ^10-18)  secondes) et a montré comment contrôler les électrons.

Au cours de l'expérience, les électrons se sont déplacés le long de la molécule d'iodoacétylène linéaire (HCCI), qui sont des chaînes allongées de quatre atomes - l'hydrogène, deux atomes de carbone et un atome d'iode. Sous l'influence des impulsions laser, la configuration de la coque électronique a changé: une place vacante pour un électron y est apparue. Sous l'action du laser, une superposition de deux états quantiques de ce «trou» est apparue: il peut être détecté avec une certaine probabilité à la fois aux deux extrémités de la molécule.



«Nous pouvons contrôler le mouvement des électrons dans la molécule, ce qui signifie que si cette technologie est développée, nous pouvons contrôler le résultat des réactions chimiques. Par exemple, dans un mélange de gaz où une réaction chimique peut avoir lieu, son résultat peut être un, ou peut être différent. Brillant avec le «bon» laser avec la forme d'impulsion «correcte», vous pouvez rendre l'un des résultats dominant », a expliqué Oleg Tolstikhin, docteur en sciences physiques et mathématiques, co-auteur de travaux scientifiques.

Selon Oleg Tolstikhin, les travaux scientifiques peuvent trouver une application, en particulier, dans le développement de nouveaux médicaments: «Si vous pouvez contrôler le résultat d'une réaction chimique, vous pouvez créer des substances, de grosses molécules - tout médicament est une grosse molécule - qui peuvent généralement être obtenues grâce à des produits chimiques. réactions en quantités négligeables, et il sera possible, par exemple, dans la moitié des cas d'obtenir la bonne substance », a-t-il déclaré.

Source: https://habr.com/ru/post/fr385813/