Conception de nouvelles molécules

Jason Masuda a quelque chose en commun avec les alchimistes d'antan. Mais au lieu de tenter de transformer le plomb en or, il crée des substances qui n'ont jamais été observées sur Terre. Masuda est professeur de chimie à l'Université Saint-Marie et construit de nouvelles molécules à partir d'atomes.

Il déclare 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 organiques comprennent comment réagissent les groupes fonctionnels normaux. Nous créons une nouvelle disposition d'atomes, puis nous les étudions et observons leurs réactions avec d'autres molécules. Cela nous donne des informations sur leur réactivité.

C'est ce que fait la chimie : les réactions.” La majorité du travail de Masuda est effectuée en laboratoire dans des boîtes à gants dans un environnement inerte, car beaucoup des molécules qu'il crée sont réactives à l'eau et à l'air. “Les composés que nous fabriquons ne sont pas des choses éphémères,” déclare-t-il. “Ce sont des choses que vous pouvez physiquement stocker dans un laboratoire.” Une fois qu'une nouvelle molécule a été créée, Masuda l'étudie et la répertorie dans une bibliothèque de molécules en fonction de ses propriétés. “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 les positions des atomes en trois dimensions.” Masuda utilise également ACENET pour effectuer des calculs de structure électronique en utilisant 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 complément de notre travail expérimental pour prédire la réactivité de ces molécules,” déclare-t-il.

Masuda utilisera 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. Puisque nous repoussons les limites de ce que la nature permet, il arrive souvent que je génère une molécule et que je l'optimise sur ACENET, puis, si elle semble prometteuse, nous la fabriquerons en laboratoire.

Il y a une expression qui dit que deux heures passées à la bibliothèque vous font gagner deux mois en laboratoire. C'est la même chose avec ACENET.

Parfois, quelques heures avec Gaussian09 peuvent vous faire économiser des semaines ou des mois en laboratoire.” Bien que Masuda crée des molécules au nom de la science pure, il déclare que donner aux scientifiques, comme les chercheurs en cancérologie, une palette de molécules à utiliser aura finalement de nombreuses applications pratiques. “La science fondamentale mène à de nouvelles découvertes,” déclare-t-il. “Souvent, nous n'avons aucune idée de ce que seront ces découvertes à l'avance.”