En piégeant la lumière dans de minuscules interstices de seulement quelques atomes de large, une équipe du NanoPhotonics Center du Cavendish Laboratory de l’Université de Cambridge a amplifié mille fois les forces optiques, suffisamment fortes pour forcer les atomes dans des positions qui entraînent des réactions chimiques plus efficacement.
« Nous avons trouvé une nouvelle façon de renforcer les forces de la lumière, suffisamment pour déplacer maintenant les atomes métalliques, et c’est essentiel pour réduire la barrière énergétique pour que la catalyse fonctionne plus facilement », explique le co-chercheur principal Shu Hu.
Les faisceaux tracteurs faibles sont utilisés pour fabriquer des pincettes optiques qui peuvent sonder les processus biologiques avec des faisceaux de lumière étroitement focalisés qui piègent des micro-objets transparents en verre ou en polymère. Mais utiliser la lumière pour arracher des atomes uniques à des solides nécessite des forces beaucoup plus fortes. Maintenant, une équipe du NanoPhotonics Center du Cavendish Laboratory a montré un moyen de créer de minuscules crevasses qui amplifient les forces optiques de la lumière visible. Ils les utilisent pour extraire des atomes d’or uniques d’un cristal, les approcher à proximité d’une liaison moléculaire et observer les effets directement sur leur flop et leur vibration. Publié dans Avancées scientifiques ils montrent de nouvelles façons de faire agir la lumière puissamment et suggèrent de nouvelles approches pour conduire les transformations chimiques.
Regarder une liaison à la fois dans leurs expériences évite de faire la moyenne sur une foule d’effets différents. « Les atomes de métal unique sont l’enclume où la catalyse forge de nouvelles liaisons chimiques », promet le professeur Jeremy Baumberg, « et nous pouvons commencer à observer ce processus se produire et à le contrôler. » La catalyse est essentielle pour tous les produits chimiques et polymères fabriqués par l’homme.
« C’est comme regarder la belle danse d’un atome et d’une molécule en temps réel », note Hu.
Qianqi Lin et al, Suppression optique des barrières énergétiques dans la liaison molécule-métal unique, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abp9285