Des chercheurs de l’Université Radboud ont réussi à développer des molécules synthétiques qui présentent une ressemblance frappante avec les molécules organiques réelles. L’équipe dirigée par Alex Khajetoorians et Daniel Wegner a pu simuler le comportement de ces molécules artificielles et ainsi explorer des propriétés moléculaires difficiles à manipuler ou peu réalistes dans des conditions normales. Leurs travaux, publiés dans la revue Science, ouvrent de nouvelles perspectives pour une meilleure compréhension de l’évolution des molécules.
Emil Sierda, responsable des expériences à l’Université Radboud, partage l’origine de cette idée révolutionnaire : « Il y a quelques années, nous avons eu cette idée folle de construire un simulateur quantique. Nous souhaitions créer des molécules artificielles qui ressemblent à celles que l’on retrouve dans la nature. Pour ce faire, nous avons mis au point un système capable de piéger des électrons, qui entourent une molécule tels un nuage. Ces électrons piégés ont ensuite été utilisés pour construire des molécules artificielles. » Les résultats obtenus par l’équipe ont été tout simplement stupéfiants, la ressemblance entre les molécules artificielles et leurs homologues réelles est, en effet, saisissante.
Comprendre les molécules et leurs réactions est fondamental en chimie, et cela conduit à des réactions chimiques, comme la formation d’eau à partir d’hydrogène et d’oxygène. Alex Khajetoorians, responsable du département de microscopie à sonde à balayage (SPM) à l’Institut des molécules et des matériaux de l’Université Radboud, explique : « Nous voulions simuler les molécules afin de disposer de l’outil ultime pour les plier et les ajuster de manière presque impossible avec de véritables molécules. De cette manière, nous pouvons obtenir des informations sur les molécules réelles sans avoir à les fabriquer ou à faire face aux défis qu’elles présentent, tels que leur forme constamment changeante. »
En utilisant ce simulateur, les chercheurs ont réussi à créer une version artificielle d’une molécule organique de base en chimie, le benzène. Ces molécules artificielles sont, en outre, dix fois plus grandes que leurs homologues réelles, ce qui facilite leur manipulation en laboratoire.
Les applications de cette nouvelle technique sont vastes et prometteuses. Daniel Wegner, professeur adjoint au sein du département SPM, souligne : « Nous commençons tout juste à imaginer les multiples utilisations de cette avancée. Nous avons tellement d’idées qu’il est difficile de décider par où commencer. »
Dans un futur lointain, les possibilités pourraient être infinies. Il serait possible de comprendre les réactions chimiques de manière détaillée, étape par étape. Les scientifiques pourraient également concevoir des dispositifs électroniques artificiels basés sur une seule molécule, ou encore réduire la taille des transistors sur une puce d’ordinateur.
« Mais nous avons encore du chemin à parcourir, pour l’instant, nous pouvons commencer par comprendre les molécules d’une manière que nous n’avons jamais comprise auparavant. » tempère Emil Sierda.