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lundi 12 mars 2012

La toute première image d'atomes en mouvement dans une molécule !

Une équipe de recherche de l'Université de Ohio et de l'Université du Kansas a pris la toute première photo d'atomes en mouvement dans une molécule.
Pour ce faire les deux chercheurs, Louis DiMauro et Cosmin Blaga, ont bombardé la molécule avec des impulsions laser à un rythme de 50 femtosecondes (10-15). 
Cette technique s'appelle la diffraction d'electron induite par laser LIED (car elle s'apparente à un modèle de diffraction) et elle a pour but de percuter un electron hors de son orbite (ici jusqu'à l'extérieur de la molécule).
Pour cette expérience les deux chercheurs ont utilisé des molécules d'Azote et d'Oxygène; N2 et O2. Deux molécules basiques qui sont de bon cas d'étude pour la méthode LIED (2 atomes identiques).


Une fois percuté à l'extérieur par le laser, l'éléctron agit comme un flash d'appareil photo lors de son retour dans la molécule.
L'image (ci-dessus) a été prise entre deux impulsions laser c'est à dire dans un quadrillionième de seconde.
Elle montre le mouvement des atomes dans une molécule d'Azote sous forme de la mesure d'un moment angulaire croissant allant du bleu au rose. Le rose représentant les zones le plus en mouvement.


Pour Louis DiMauro cela "marque une première étape non seulement dans l'observation des réactions chimiques, mais aussi de leur contrôle à l’échelle atomique". Il ajoute même que "le plus grand impact pour la science sera quand nous pourrons étudier des molécules plus complexe". Mais de là à l'étude d'une molécule plus intéressante comme une protéine, il y a un long chemin pour le professeur de physique à l'Université de Ohio.


Selon Cosmin Blaga c'est un nouvel outil pour étudier la structure et la dynamique de la matière.
"Ultimement nous voulons comprendre comment les réactions chimiques ont lieu. Afin que, à long terme, il y ait des applications en science des matériaux et même de fabrication de produits chimiques".
Le site TPM (TalkingPointsMemo.com) qui a interrogé Cosmin Blaga affirme que pour le scientifique l'espoir est de pouvoir établir une "nouvelle classe de matériaux qui n'existent pas dans la nature ou n'importe où dans l'univers connu".


Toutefois, c'est plus compliqué qu'il n'y parait et vous pouvez consulter l'abstract sur Nature pour vous faire une idée de leurs travaux publiés le 7 Mars 2012.


Non seulement je trouve ça extraordinaire que de nos jours on arrive à prendre des photos d'atomes en mouvement mais qu'en plus on envisage de contrôler des réactions chimiques à l'echelle d'un electron...
J'espère que ça pourra profiter à l'homme sur le plan médical et lui apporter un meilleur confort matériel.
Etant un peu geek et pas du tout scientifique, honnêtement je ne savais pas ce qu'était une femtoseconde jusqu'au moment de lire cette nouvelle.
Pour moi la division d'une seconde s'arrêtait à la nanoseconde et la technologie la plus poussée était la nanotechnologie.
Mais il semblerait que ce sont des échelles de grandeur (ici on est dans l'infiniment petit) avec lesquelles on va devoir s'acquinter.
Alors pour avoir une idée de ce qu'est une femtoseconde (ou quadrillionième de seconde) voici une approche originale pour se représenter déjà ce qu'est une nanoseconde (10-9) par Grace Hopper :



Combien mesurerait le fil pour une femtoseconde ?


Pour information, Grace Hopper (1906-1992) était informaticienne et amiral de la marine américaine. Elle fut la conceptrice du premier compilateur en 1951 et du langage COBOL en 1959 (Source Wikipedia)


Sources : 
First-ever images of atoms moving in a molecule in captured
How scientists snapped the first images of atoms vibrating in a molecule, un article sur TPM que je vous recommande si vous voulez en savoir plus.


Credit photo : Cosmin Blaga, Ohio State University.

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