Le modèle du dôme montre l’iodométhane sous la forme d’une grande sphère violette avec une sphère noire avec trois petites sphères blanches et un croquis des dimensions et des angles à côté. Par bombardement avec des impulsions laser, les physiciens ont pu déterminer le point auquel les différents atomes sont reliés pour former un tout par une coquille d’électrons commune.
Dans le cas de l’iodométhane à l’étude, cette coquille commune d’électrons est remarquablement ductile, ont trouvé les chercheurs autour de Benjamin Erk et Artem Rudenko au Deutsches Elektronen-Synchrotronen-Synchrotron à Hambourg. Même à une distance dix fois plus grande que la valeur habituelle, les électrons peuvent passer du groupe méthyle à l’iode. « La distance critique que nous avons mesurée marque la transition du régime moléculaire au régime atomique « , explique Rudenko.
Les atomes se combinent pour former des molécules en divisant les électrons individuels, ce qui permet d’atteindre un état particulièrement stable et à faible énergie. Dans leurs expériences, Erk, Rudenko et leurs collègues ont tiré sur des molécules d’iodométhane (CH3I) avec une impulsion laser infrarouge afin de les diviser en un groupe méthyle (CH3) et iode (I). Les chercheurs ont étudié la vitesse de ce clivage en envoyant une impulsion laser ultraviolet avec un délai variable.
Cette impulsion laser ultraviolet a été réglée de façon à pouvoir éliminer plusieurs électrons de l’iode. L’idée des physiciens : Tant que la molécule d’iodométhane était encore intacte, les électrons pouvaient passer du groupe méthyle à l’iode pour compenser. En fait, plus le délai est court, moins le groupe méthyle et l’iode se sont éloignés l’un de l’autre lorsque l’impulsion laser ultraviolet est arrivée, plus il y avait de groupes méthyle avec des électrons manquants parmi les débris moléculaires interceptés. Inversement, avec l’augmentation du temps de retard, de plus en plus d’atomes d’iode avec particulièrement peu d’électrons frappent les détecteurs de particules des chercheurs.
Erk, Rudenko et leurs collègues ont déterminé qu’un transfert d’électrons a eu lieu dans la molécule fortement sollicitée avec un retard d’un peu plus d’un demi-milliardième de seconde. Pendant ce temps, le groupe méthyle et l’iode avaient pu voler à environ 2 nanomètres (milliardièmes de mètre) l’un de l’autre. Normalement, les deux partenaires ne gardent qu’une distance de 0,2 nanomètre dans l’iodométhane.
« Nos résultats sont importants pour un certain nombre de systèmes », souligne Rudenko en ce qui concerne l’ubiquité des transferts d’électrons dans la nature animée et inanimée, et notamment dans la technologie. « Ces processus jouent un rôle dans de nombreux processus chimiques, comme la photosynthèse ou les cellules solaires. Et dans la recherche, les scientifiques qui utilisent les rayons X pour examiner les biomolécules doivent lutter contre les dommages causés par le rayonnement à leurs échantillons. Ici aussi, les processus sur lesquels nous enquêtons sont importants. »