Des scientifiques développent des molécules artificielles qui se comportent comme des molécules réelles

Emil Sierda, qui était chargé de mener les expériences à l’université Radboud : « Il y a quelques années, nous avons eu cette idée folle de construire un simulateur quantique. Nous voulions créer des molécules artificielles qui ressemblaient à de vraies molécules. Nous avons donc développé un système dans lequel nous pouvons piéger des électrons. Les électrons entourent une molécule comme un nuage, et nous avons utilisé ces électrons piégés pour construire une molécule artificielle. Les résultats trouvés par l’équipe étaient étonnants. Sierda : « La ressemblance entre ce que nous avons construit et les vraies molécules était troublante.

Changer de molécules

Alex Khajetoorians, chef du département de microscopie à sonde à balayage (SPM) à l’Institut des molécules et des matériaux de l’université Radboud : « Fabriquer des molécules est déjà assez difficile. Ce qui est souvent plus difficile, c’est de comprendre comment certaines molécules réagissent, par exemple comment elles changent lorsqu’elles sont tordues ou altérées. La façon dont les molécules changent et réagissent est la base de la chimie et conduit à des réactions chimiques, comme la formation d’eau à partir d’hydrogène et d’oxygène. «Nous voulions simuler des molécules, afin de pouvoir disposer de la boîte à outils ultime pour les plier et les ajuster de manière presque impossible avec de vraies molécules. De cette façon, nous pouvons dire quelque chose sur de vraies molécules, sans les fabriquer, ou sans avoir à faire face aux défis qu’elles présentent, comme leur forme en constante évolution.

Benzène

À l’aide de ce simulateur, les chercheurs ont créé une version artificielle d’une des molécules organiques de base en chimie : le benzène. Le benzène est le composant de départ d’une grande quantité de produits chimiques, comme le styrène, qui est utilisé pour fabriquer du polystyrène. Khajetooriens : « En fabriquant du benzène, nous avons simulé une molécule organique classique et construit une molécule composée d’éléments qui ne sont pas organiques. Au-dessus de cela : les molécules sont 10 fois plus grosses que leurs homologues réels, ce qui les rend plus faciles à travailler.

Utilisations pratiques

Les utilisations de cette nouvelle technique sont infinies. Daniel Wegner, professeur assistant au sein du département SPM : « Nous avons seulement commencé à imaginer à quoi nous pouvons nous en servir. Nous avons tellement d’idées qu’il est difficile de décider par où commencer. En utilisant le simulateur, les scientifiques peuvent mieux comprendre les molécules et leurs réactions, ce qui aidera dans tous les domaines scientifiques imaginables. Wegner : « Les nouveaux matériaux pour le futur matériel informatique sont très difficiles à fabriquer, par exemple. En créant une version simulée, nous pouvons rechercher les nouvelles propriétés et fonctionnalités de certaines molécules et évaluer s’il vaut la peine de fabriquer le vrai matériau. Dans un futur lointain, toutes sortes de choses pourraient être possibles : comprendre les réactions chimiques étape par étape comme dans une vidéo au ralenti, ou fabriquer des dispositifs électroniques artificiels à une seule molécule, comme réduire la taille d’un transistor sur une puce informatique. Les simulateurs quantiques sont même suggérés pour fonctionner comme des ordinateurs quantiques. Sierda: “Mais c’est un long chemin à parcourir, pour l’instant nous pouvons commencer par commencer à comprendre les molécules d’une manière que nous n’avions jamais comprise auparavant.”