La spectroscopie infrarouge et les simulations informatiques dévoilent les interactions subtiles entre solvant et soluté.
La spectroscopie infrarouge et les simulations informatiques révèlent l'interaction cachée entre le solvant et le soluté.
Les liaisons hydrogène qui unissent les paires de bases de l'ADN se forment dans le liquide intracellulaire. Les processus chimiques sur Terre se déroulent majoritairement dans l'eau des océans ou ailleurs, et la plupart des médicaments sont synthétisés en solvants. Pourtant, les chimistes étudient traditionnellement les mécanismes réactionnels en phase gazeuse, où les molécules sont plus espacées et faciles à observer. En liquide, la densité moléculaire accrue provoque des collisions fréquentes, créant un chaos apparent qui masque les réactions, sauf si on les capture en une fraction de picoseconde.
Andrew Orr-Ewing, de l'Université de Bristol, y est parvenu. Entre 2012 et 2014, avec Greg Dunning, alors doctorant, il a utilisé la spectroscopie infrarouge pour suivre des réactions catalysées par la chaleur en liquide. Un flash ultraviolet ultra-rapide a activé du difluorure de xénon dans l'acétonitrile : les atomes de fluor libérés ont extrait des deutériums du solvant, formant du fluorure de deutérium. Les vibrations infrarouges post-impulsion, brèves comme un éclair, ont révélé la vitesse de formation des liaisons et l'atteinte de l'équilibre.
Ces expériences permettent de traquer les réactions en liquide à l'échelle de la picoseconde. Pour démocratiser cela, David Glowacki et Jeremy Harvey, collègues d'Orr-Ewing, ont développé un logiciel de simulation prédisant avec précision les résultats spectroscopiques. « Ces outils nous permettent d'explorer en profondeur les mécanismes », explique Orr-Ewing.
La synergie de ces techniques offre une vue inédite des réactions en solution. Elles intègrent déjà des simulations pour la recherche universitaire, industrielle, les maladies, le développement pharmaceutique et l'environnement.
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