3. Une méthode privilégiée pour l'étude de la dynamique moléculaire : la résonance magnétique nucléaire
Pour observer un phénomène de dynamique moléculaire, suivre les fluctuations de structures et mesurer leur fréquence, il faut disposer d'une méthode dont le temps caractéristique – c'est-à-dire le temps qu'il lui faut pour réagir à la présence des atomes dans un site moléculaire donné et les « voir » dans ce site – soit comparable à la durée du mouvement que l'on veut étudier. Si ce temps caractéristique est trop court par rapport au phénomène, la méthode ne pourra donner de la molécule qu'un instantané figé, et un autre « cliché », pris un instant plus tard, aura de fortes chances d'en donner une autre image ; ce sera le cas des spectroscopies infrarouge et ultraviolette qui ont le plus souvent une base de temps bien trop courte, en regard du temps nécessaire pour que le phénomène s'accomplisse. À l'inverse, si le temps caractéristique est trop long, l'image ne représentera plus qu'une situation moyenne ; ainsi, les méthodes d'analyse chimique classiques sont trop lentes pour enregistrer une fluctuation qui se produit plusieurs fois pendant le temps que prend une seule analyse.
La fréquence des changements de conformation et des échanges d'atomes envisagés ici se situe très souvent dans le domaine de 1 à 10 000 mouvements (ou cycles) par seconde à la température ambiante. Cela correspond pour chaque molécule à une durée de vie moyenne entre deux changements consécutifs de structure de l'ordre de 1 seconde à 1/10 000 de seconde et à des énergies d'activation – énergie nécessaire pour provoquer la transformation – de 5 à 24 kilocalories par mole.
La méthode la mieux adaptée à l'étude de ce domaine de fréquence – celle à laquelle on doit le plus d'informations – est la résonance magnétique nucléaire (R.M.N.). Son temps caractéristique permet l'étude routinière de phénomènes dont la fréquence est précisément dans ce domaine. D'autres techniques, telles diverses méthodes de relaxation, puis la spectroscopie de micro-ondes, viennent rel […]
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