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Erlenmeyer, ballon ou bécher : à l'école, c'est dans de la verrerie de laboratoire classique que nous jouons avec les molécules, initiant des réactions chimiques à l'aide d'un bec Bunsenbec Bunsen, par exemple. Mais les chimistes utilisent aussi des microscopesmicroscopes et des courants électriquescourants électriques -- tellement faibles qu'on peut parler de séries d'électrons individuels -- pour frapper des molécules cibles et provoquer des réactions.
Jusqu'à aujourd'hui, ce processus restait passif. Les chimistes n'avaient pas de contrôle sur les molécules mises en jeu. Cependant, des chercheurs de l'université de Bath (Royaume-Uni) ont découvert un moyen de manipuler et de contrôler les molécules uniques sur lesquelles ils travaillaient.
Une expérience à l’extrême limite des nanosciences appelée « manipulation moléculaire par STM » (microscope à effet tunnel, ici en photo) est souvent utilisée pour observer la réaction des molécules individuelles lorsque celles-ci sont excitées par l’ajout d’un seul électron. © Université de Bath
Exploiter un nouvel état quantique
Ainsi, en gardant la pointe du microscope dans un rayon de 0,6 à 0,8 nanomètrenanomètre de la molécule étudiée, la duréedurée pendant laquelle l'électron adhère à la molécule cible peut être réduite de plus de deux ordres de grandeurordres de grandeur, grâce à un nouvel état quantique provoqué par l'interaction entre la pointe du microscope et la molécule, pensent les chercheurs. De quoi en tout cas contrôler la réaction résultante à l'échelle du millionième de milliardième de seconde.
« Notre objectif est de développer des outils permettant de contrôler la matièrematière à cette limite extrême, pour briser les liaisons chimiquesliaisons chimiques que la nature préférerait que nous ne brisions pas, ou imaginer des architectures moléculaires interdites par les lois de la thermodynamique », explique Peter Sloan, auteur principal de l'étude.
