Des électrons lents pour des réactions plus efficaces

En fait, l'équipe internationale de chercheurs voulait détecter un objet chimique mystérieux : un diélectrique en solution. Celui-ci est composé de deux électrons. Contrairement à un atome, il ne possède pas de noyau. Jusqu'à présent, les scientifiques n'ont pas pu détecter directement de tels objets. Alors que les chercheurs, sous la direction de la professeure de l'ETH Ruth Signorell, étudiaient de tels diélectrons, ils ont découvert par hasard un nouveau processus permettant de produire des électrons à mouvement lent. Cela permet de déclencher certaines réactions chimiques.

Les diélectrons ne sont pas stables. Ils se décomposent à nouveau en deux électrons en moins d'un billionième de seconde. Comme les chercheurs ont pu le montrer, l'un d'eux reste en place tandis que l'autre s'éloigne avec une faible énergie, donc relativement lentement. La particularité de cette nouvelle méthode est que les scientifiques peuvent contr?ler l'énergie de mouvement de cet électron et donc sa vitesse.

Le diélectron occupe la cavité

Mais procédons par ordre : Pour former les diélectrons, les chercheurs dissolvent du sodium dans de l'ammoniaque (liquide) et l'irradient avec de la lumière UV. L'irradiation a pour effet qu'un électron d'une molécule d'ammoniac s'ajoute à un électron d'un atome de sodium et forme ainsi un diélectron. Celui-ci occupe brièvement une minuscule cavité dans le liquide. Après la désintégration, l'un des électrons se déplace à une vitesse qui dépend de la longueur d'onde de la lumière UV utilisée auparavant, comme les chercheurs ont pu le montrer. "L'énergie du rayonnement UV est partiellement transférée à l'électron", explique Signorell.

Les scientifiques de l'ETH Zurich ont mené ce travail en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Fribourg-en-Brisgau, du synchrotron Soleil près de Paris et de l'Université d'Auburn aux Etats-Unis.

Examiner les dommages dus aux radiations

Ces électrons à faible énergie cinétique sont intéressants pour plusieurs raisons : L'une d'entre elles est que les électrons lents provoquent des dommages dus aux radiations dans les tissus humains. Les électrons mobiles peuvent se former dans les tissus, par exemple en raison des rayons X ou des rayonnements radioactifs. Ils peuvent alors également se fixer sur les molécules d'ADN et y déclencher des réactions chimiques. Si ces électrons lents sont plus faciles à produire en laboratoire, il sera plus facile d'étudier les mécanismes à l'origine des dommages causés par les radiations.

Mais ce n'est pas seulement dans le corps, mais de manière générale, que de nombreuses réactions chimiques sont déclenchées par l'absorption d'un électron libre par un composé. La production synthétique de cortisone et d'autres stéro?des en est un exemple.

S'il est désormais possible de produire relativement facilement des électrons lents directement dans un liquide à l'aide de la lumière UV et d'ajuster l'énergie des électrons, de telles réactions pourront être mieux étudiées à l'avenir. Et il sera peut-être aussi possible de les optimiser en donnant aux électrons un peu plus d'énergie cinétique, par exemple avec la lumière UV.