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1-1 = 0, la formule mathématique que l'on a tous apprise par cœur n'est peut-être pas si exacte que cela. En tout cas pas dans le domaine de l'optique. Une équipe de l'Institut des matériaux Jean Rouxel de Nantes (CNRS/Université de Nantes) a en effet démontré que lorsqu'on mélangeait deux molécules présentant des propriétés opposées, celles-ci, au lieu de s'annuler, se complètent. Ce résultat publié dans la revue Nature Materials pourrait faire émerger de nouvelles technologies et de nouvelles applications.
Certaines molécules ont le pouvoir de faire "tourner"(*) le faisceau lumineux qui les traverse. Connue depuis deux siècles, cette propriété est utilisée en médecine, chimie, télécommunications et dans les techniques d'affichage (téléviseurs, ordinateurs, smartphones...). En pharmacologie par exemple, cette mesure de la rotation du faisceau lumineux permet de distinguer les molécules pouvant soigner un patient de celles susceptibles de provoquer des effets indésirables.
En 1848, Louis Pasteur a montré que lorsque deux molécules sont l'image l'une de l'autre dans un miroir (énantiomères), elles font tourner le faisceau lumineux en sens inverse. Quand ces deux molécules sont mélangées en quantités égales dans un cristal, ces effets s'annulent, aucune rotation n'est alors observée (1-1=0). Cette observation n'a jamais été remise en cause et pourtant, elle se révèle partiellement inexacte. Les chercheurs de l'Institut des matériaux Jean-Rouxel viennent en effet de montrer que lorsque deux molécules avec des formes miroirs sont arrangées d'une manière spécifique dans le cristal, leurs rotations en sens inverse ne s'annule plus et elles peuvent malgré tout faire tourner le faisceau lumineux. En effet, dans certaines structures cristallines, l'arrangement de ces molécules brise la centrosymétrie à l'origine de l'annulation des rotations. Dans ce cas de figure, 1-1 n'est plus égal à zéro !
Ce résultat devrait changer la manière dont les chimistes perçoivent ces molécules "miroir". Maintenant que l'on sait qu'elles peuvent se compléter et non plus seulement annuler leur propriété, on peut penser améliorer les techniques et technologies actuelles dans différents domaines.
Note:
(*) Le pouvoir rotatoire, également appelé activité optique est la propriété qu'ont certains milieux de faire tourner le vecteur polarisation d'un faisceau lumineux les traversant. Le milieu est alors appelé "chiral".
Pour plus d'information voir:
Romain Gautier, Jordan M. Klingsporn, Richard P. Van Duyne & Kenneth R. Poeppelmeier
Optical activity from racemates
Nature Materials 18 avril 2016
doi:10.1038/nmat4628
Contact chercheur:
Romain Gautier, Institut des matériaux de Nantes Jean Rouxel
Contacts institut:
Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken
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