Fabriquer de nouvelles molécules

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Jason Masuda a quelque chose en commun avec les alchimistes d’antan. Mais au lieu d’essayer de changer du plomb en or, il construit des substances qui n’ont encore jamais été vues sur Terre.

M. Masuda est professeur de chimie à l’Université Saint Mary’s où il fabrique de nouvelles molécules avec des atomes. Selon lui, l’idée est d’arriver à assembler une nouvelle combinaison d’atomes pour créer un composé physique réel possédant des propriétés chimiques particulières.

« En chimie organique, il existe déjà de nombreux groupes fonctionnels, des groupes spécifiques d’atomes au sein des molécules qui ont des propriétés très caractéristiques comme les aldéhydes, les cétones et les alcools. Notre objectif à nous consiste à former des groupes qui n’ont encore jamais été faits. Les chimistes organiciens s’attachent à comprendre comment réagissent les groupes fonctionnels normaux, tandis que nous essayons de réaliser de nouveaux arrangements d’atomes que nous étudions ensuite, observant la façon dont ils réagissent avec d’autres molécules afin d’avoir un aperçu de leur réactivité. Voilà ce dont s’occupe la chimie : les réactions. »

Une grande partie du travail du professeur se fait en laboratoire avec des boîtes de gants dans un environnement inerte parce que beaucoup des molécules qu’il crée sont réactives à l’eau et à l’air.

« Les composés que nous faisons ne sont pas éphémères », insiste l’homme de science. Ce sont des substances réelles qu’on peut ranger physiquement dans un laboratoire. »

Une fois qu’une nouvelle molécule est créée, le physicien l’étudie et catalogue ses propriétés dans une bibliothèque de molécules.

« Nous purifions ces molécules, nous les cristallisons, puis nous les analysons au moyen de diverses techniques. Une des méthodes principales est l’utilisation d’un diffractomètre des rayons X sur des cristaux simples. Cela nous permet de voir les places des atomes en trois dimensions. »

Le chercheur a également recours aux ressources informatiques d’ACENET et de Calcul Canada pour effectuer des calculs de structure électronique avec un logiciel appelé Gaussian09, lequel structure des groupes d’atomes selon la configuration la plus stable.

« Nous employons ce programme en plus de nos activités expérimentales afin de prévoir la réactivité des molécules », ajoute-t-il.

Le scientifique utilise souvent Gaussian pour anticiper la stabilité d’une molécule en vue de déterminer si elle sera suffisante pour que la molécule puisse exister dans la nature.

« Gaussian09 est un excellent outil pour nous empêcher de perdre du temps. Nous nous efforçons de repousser les frontières de ce que permet la nature, alors je commence souvent par générer une molécule et l’optimiser sur ACENET, puis, si elle semble prometteuse, nous la produisons en laboratoire. On dit que deux heures à la bibliothèque peuvent vous faire gagner deux mois au laboratoire. Eh! bien, c’est la même chose avec ACENET. Parfois, quelques heures avec Gaussian09 peuvent nous faire gagner des semaines ou des mois en laboratoire. »

Bien que M. Masuda crée des molécules dans une démarche purement scientifique, il est convaincu qu’offrir une telle gamme de molécules à des spécialistes comme ceux qui font de la recherche sur le cancer mènera éventuellement à de nombreuses applications pratiques.

« La science pure de base mène à de nouvelles découvertes, observe le physicien. Par contre, nous ne savons souvent pas à l’avance ce que seront ces découvertes. »

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