Nœuds moléculaires - gauche et droite : Comment les molécules forment des nœuds
Le plastique ou l'ADN : De nombreuses molécules sont si longues qu'elles peuvent former des nœuds, un peu comme lorsqu'on attache des chaussures. Alors que la question de savoir si les droitiers et les gauchers préfèrent faire leurs nœuds dans des directions différentes est encore controversée, les habitudes de nouage des molécules sont désormais beaucoup plus claires. Une équipe de chercheurs de l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères et de l'université Johannes Gutenberg de Mayence a démontré que le sens de la torsion des molécules hélicoïdales - droite ou gauche - détermine la main de leurs nœuds.
Les molécules hélicoïdales, à l'instar d'un tire-bouchon, ont une forme de spirale qui peut tourner à gauche ou à droite. Ces "molécules chirales" peuvent s'organiser collectivement (s'assembler) en de grandes structures torsadées à gauche ou à droite. Celles-ci présentent des propriétés optiques particulières et produisent des couleurs splendides, par exemple chez certains insectes.
Les mécanismes par lesquels l'hélicité locale, en forme de tire-bouchon, crée l'orientation des grands assemblages supramoléculaires ne sont pas encore bien compris. Pour les explorer, il est utile de partir d'un problème plus simple et d'étudier comment l'hélicité affecte la structure plus large des molécules individuelles.
Les nœuds moléculaires conviennent parfaitement à cet objectif : ils peuvent exister sous une forme gauchère ou droitière, et presque toutes les molécules suffisamment longues forment des nœuds comme le font les cordes ou les câbles dans la vie de tous les jours. En outre, les nœuds impliquent de grandes parties de la molécule.
Une question qui n'était pas claire jusqu'à présent est de savoir si la direction de la torsion hélicoïdale à l'échelle moléculaire affecte la main des nœuds moléculaires plus importants. Supposons que l'hélice tourne à gauche. Les nœuds gauchers ou droitiers ont-ils plus de chances de se former ?
Une équipe dirigée par Kostas Daoulas, chef de groupe dans le département de Kurt Kremer à l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères à Mayence, en Allemagne, s'est penchée sur cette question, en collaboration avec deux groupes de l'université de Mayence dirigés par Peter Virnau (département de physique) et Pol Besenius (département de chimie). Les chercheurs ont créé un modèle informatique qui simule le nouage d'un brin moléculaire. Dans leur modèle théorique, les chercheurs ont introduit des forces à l'intérieur du brin moléculaire qui permettent une torsion hélicoïdale. Ils peuvent augmenter ou diminuer cette torsion au moyen d'un paramètre qu'ils ont fixé. En outre, le signe de ce paramètre ─ négatif ou positif ─ détermine si la torsion hélicoïdale est gauchère ou droitière.
Les scientifiques ont découvert que ces forces introduites à l'intérieur d'une molécule ont un effet direct sur la direction de la formation des nœuds de la molécule dans son ensemble. L'intensité de l'effet sur la molécule dépend de la force de son paramètre ajustable.
Leur système modèle montre que la dépendance de la main des nœuds par rapport à la direction de l'hélice provient de structures spéciales apparaissant spontanément sur la molécule : des "tresses" torsadées formées par deux parties entrelacées de la molécule hélicoïdale. De tels motifs d'empaquetage moléculaire pourraient également jouer un rôle lors de l'assemblage de multiples molécules hélicoïdales, par exemple dans des structures optiquement actives.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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