Des rayons ultrarapides enregistrent le mouvement des protons

Des chercheurs du Laboratoire national du Pacifique Nord-Ouest du département de l'Énergie des États-Unis, en collaboration avec le complexe de laser à électrons libres de l'Université Stanford, ont dévoilé le 6 octobre 2026 une expérience pionnière dont les résultats ont été publiés par la revue Science, enregistrant la trajectoire instantanée des protons et des électrons lors de réactions de dissociation chimique dans l'eau.

L'équipe a utilisé des impulsions laser à rayons X ultracourtes mesurées en fractions de femtoseconde, documentant pour la première fois le phénomène de transfert d'électrons couplé à des protons dans son état dynamique transitoire. Le système s'est concentré sur l'émission d'impulsions de rayons X dont la durée temporelle ne dépasse pas 50 femtosecondes pour pénétrer des échantillons liquides extrêmement fins tout en étant stimulés par de la lumière ultraviolette.

Des détecteurs avancés ont enregistré la manière dont les molécules d'eau adjacentes interagissent et réorganisent leur structure dans un délai de 100 femtosecondes à compter de la libération des charges, et comment cette synchronisation dirige la trajectoire et la rupture des liaisons chimiques sans dissiper d'énergie sous forme de chaleur résiduelle, imitant avec précision les mécanismes biologiques au sein des centres réactionnels de la photosynthèse chez les plantes.

Ces observations à l'échelle atomique ouvrent des perspectives pour la conception de catalyseurs à hydrogène artificiels à bas coût qui ne dépendent pas de métaux rares tels que le platine et l'iridium, car elles permettent de construire des électrodes qui dirigent géométriquement le mouvement des protons pour atteindre une efficacité de conversion chimique dépassant les modèles commerciaux de plus de 25 pour cent, en plus de développer des batteries à flux liquide.