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Décryptage des interactions intermoléculaires

La compréhension des interactions moléculaires est essentielle pour l'étude des organismes vivants mais aussi pour les processus industriels de chimie réactionnelle. Des chercheurs européens ont utilisé une nouvelle méthode leur permettant d'identifier les interactions mutuelles d'agrégats biologiques.
Décryptage des interactions intermoléculaires
Cette nouvelle approche d'étude des interactions moléculaires à l'intérieur d'agrégats biologiques associe la spectroscopie de haute résolution et la technologie des nanogouttelettes d'hélium superfluide. La température extrêmement basse des molécules enchâssées dans une gouttelette d'hélium facilite leur stabilisation et l'étude expérimentale de leur énergie minimale.

L'objectif principal du projet 'Molecular aggregation and microsolvation in ultracold helium nanodroplets' (MOLHENANO) financé par l'UE était justement d'appliquer cette méthode de refroidissement par nanogouttelettes d'hélium afin d'étudier les agrégats moléculaires majeurs de la biologie. Pour valider le concept de cette technique, les chercheurs se sont plus particulièrement intéressés à l'agrégation de la pyridine et son interaction avec les molécules d'eau. Les pyridines sont des molécules hétérocycliques largement utilisées pour la synthèse des composés pharmaceutiques.

Contrairement aux prévisions obtenues par calcul, l'application de cette méthode à la dimérisation de la pyridine a montré qu'il n'existait qu'une seule structure d'énergie minimale. L'interaction de la pyridine avec la molécule d'eau génère quant à elle deux structures potentielles d'énergie minimale. Dans l'une de ces structures, l'atome d'azote de la pyridine est apparié à l'atome d'hydrogène de la molécule d'eau alors que dans l'autre conformation, ce sont au contraire les atomes d'oxygène de la pyridine et celui de l'hydrogène de l'eau qui sont appariés.

La méthode du projet, combinant gouttelettes d'hélium et spectroscopie haute résolution infrarouge, est par conséquent une technique suffisamment sensible pour pouvoir déterminer la configuration chimique des macromolécules biologiques. Les chercheurs espèrent également élargir son application à la chimie physique afin d'étudier plus en détail les processus biologiques.

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