De nombreux processus biologiques ont recours à des complexes de manganèse pour activer l’oxygène de manière sélective. Toutefois, ce mécanisme d’action est encore mal connu.

Au Département de chimie moléculaire, une équipe travaille à la génération et à l’identification d’espèces manganèse-oxygène hautement réactives par spectrométrie de masse, afin d’expliquer comment se produit l’activation du dioxygène par les espèces de manganèse et de déterminer les liens entre les différents intermédiaires.

Un spectromètre de masse de type triple quadripôle, possédant une source électrospray, a été spécialement modifié pour réaliser des réactions ions-molécules successives en phase gazeuse grâce à l’introduction de molécules neutres et volatiles. Celles-ci sont contenues dans une fiole d’introduction (ou d’une bouteille de gaz), puis parviennent dans le spectromètre de masse par une ouverture spécialement créée au niveau du transfert des ions.

Cet aménagement a représenté un défi technique, car il doit rendre possible l’introduction de molécules depuis l’extérieur, tout en maintenant les conditions nécessaires au bon fonctionnement du spectromètre (pression…).

Un ajustement de l’introduction des réactifs à l’aide du pousse seringue est effectué manuellement pour améliorer le signal des ions attendus sur l’écran de contrôle avant analyse. Pour cela, une vanne de dosage est utilisée pour contrôler le débit du gaz de collision avec précision. Après ionisation des complexes métalliques en solution au sein de la source électrospray, une première réaction est possible lors du transfert des ions.

Une deuxième réaction est possible dans une cellule de collision (octopôle) après sélection de l’ion d’intérêt dans le premier quadripôle. Cet octopôle permet la réalisation de dissociations résolues en énergies et ainsi obtenir des données thermochimiques (ex. les forces de liaisons).

Une boîte à gant sous atmosphère inerte est couplée au spectromètre de masse. Ce dispositif permet la manipulation d’espèces sensibles à l’oxygène et à l’humidité sous atmosphère contrôlée avant analyse par spectrométrie de masse.

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Découvrez le reportage photos complet « La spectrométrie de masse pour comprendre le mécanisme d’activation de l’oxygène » sur la médiathèque du CNRS.

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Crédit photos : © Christian MOREL / DCM / CNRS Images

Texte : David Gatineau / DCM ; CNRS Alpes

Ces recherches ont été financées en tout ou partie, par l’Agence nationale de la recherche (ANR) au titre du projet ANR - ManOx - AAPG2020. Cette communication est réalisée et financée dans le cadre de l’appel à projet Sciences Avec et Pour la Société - Culture Scientifique Technique et Industrielle pour les projets JCJC et PRC des appels à projets génériques 2020 (SAPS-CSTI-JCJC et PRC AAPG 20).