Conception de nouvelles molécules

Jason Masuda partage quelque chose avec les alchimistes d’autrefois. Mais au lieu d’essayer de transformer le plomb en or, il crée des substances qui n’ont jamais été vues sur Terre auparavant. Masuda est professeur de chimie à l’Université Saint Mary’s et construit de nouvelles molécules à partir d’atomes.

Il explique que l’idée est d’utiliser de nouvelles combinaisons d’atomes pour créer un composé physique réel doté de propriétés chimiques uniques. “En chimie organique, il existe un certain nombre de 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 – mais ce que nous faisons, c’est créer des groupes fonctionnels qui n’ont jamais été fabriqués auparavant.

Les chimistes organiciens comprennent comment réagissent les groupes fonctionnels normaux. Nous créons un nouvel arrangement d’atomes, puis nous les étudions ainsi que leur réaction avec d’autres molécules. Cela nous donne des informations sur leur réactivité. C’est de cela qu’il s’agit en chimie.

Des réactions.” La majorité du travail de Masuda se fait en laboratoire à l’aide de boîtes à gants dans un environnement inerte, car de nombreuses molécules qu’il crée sont réactives à l’eau et à l’air. “Les composés que nous fabriquons ne sont pas des choses éphémères,” dit-il. “Ce sont en fait des choses que vous pouvez physiquement stocker dans un laboratoire.” Une fois qu’une nouvelle molécule a été créée, Masuda l’étudie et catalogue ses propriétés dans une bibliothèque de molécules. “Nous purifions ces molécules, nous les cristallisons, puis nous les analysons en utilisant diverses techniques.

L’une des méthodes clés consiste à utiliser un diffractomètre à rayons X sur des monocristaux.

Cela nous permet de voir la position des atomes en trois dimensions.” Masuda utilise également ACENET pour effectuer des calculs de structure électronique à l’aide d’un logiciel appelé Gaussian09 – un programme qui place des groupes d’atomes dans une structure qui est la configuration la plus stable. “Nous utilisons cela en parallèle de notre travail expérimental pour prédire la réactivité de ces molécules,” dit-il.

Masuda utilise souvent Gaussian pour voir à l’avance si une molécule sera suffisamment stable pour exister dans la nature. “Gaussian09 est un excellent outil pour nous éviter de perdre du temps. Parce que nous repoussons les limites de ce que la nature permet, très souvent je vais générer une molécule et la faire optimiser sur ACENET et ensuite, si elle semble prometteuse, nous la fabriquerons en laboratoire.

Il y a un dicton qui dit que deux heures à la bibliothèque vous font gagner deux mois en laboratoire. C’est la même chose avec ACENET.

Parfois, quelques heures avec Gaussian09 vous feront gagner des semaines ou des mois en laboratoire.” Bien que Masuda crée des molécules au nom de la science pure, il affirme que donner aux scientifiques, comme les chercheurs sur le cancer, une palette de molécules avec lesquelles travailler aura finalement de nombreuses applications pratiques. “La science fondamentale mène à de nouvelles découvertes,” dit-il. “Souvent, nous n’avons aucune idée de ce que seront ces découvertes à l’avance.”