En 1744, l'impératrice Marie-Thérèse confiait le gouvernement des Pays -Bas à Charles de Lorraine. Celui-ci, logé à Bruxelles dans l'Hôtel de Nassau, qui était une demeure gothique inconfortable, désigna Jean Faulte, architecte et poète, pour l'aménager selon les goûts de l'époque. Les travaux commencèrent en 1957.

Le duc dressa de sa main un plan qui montre ses bibliothèques, des cabines rassemblant des collections archéologiques et scientifiques, et surtout un laboratoire. Ce personnage attachant, se passionnait en effet pour l'alchimie à tel point qu'il fit équiper un autre laboratoire à côté de sa chambre à coucher ! Il en eut même un troisième, dans les jardins, qui avait été utilisé par l'apothicaire de l'ancienne cour.

Son intérêt pour l'alchimie est confirmé par l'inventaire de ses biens, établi à sa mort. Outre l'équipement nécessaire à ses recherches, il fournit la liste des nombreux traités qu'il consultait. Quant à son fameux journal secret, il relate aussi bien le gibier abattu, ses gains et pertes au jeu, les maîtresses des nobles en vue, que ses achats de produits chimiques ou de matériel de laboratoire.
Le duc y transcrivit des expériences sur l'or et l'argent, des recettes d'élixir, y nota des secrets révélés par d'autres, comme ceux d'un certain Manchini, médecin, ou de Frédéric de Harrsch.

Le siècle des Lumières, le XVIIIè siècle, fut aussi celui des Illuminés. L'alchimie était devenue un divertissement de cour dans une société qui faisait bon accueil aux mages et théosophes. Le cas de Charles de Lorraine est, à cet égard, significatif, puisque cet habitué des cornues était aussi Grand-Maître de l'Ordre Teutonique et franc-maçon. Comme tel, en 1762, il avait installé dans la chapelle du palais, la loge de Saint-Charles, travaillant selon le rite de la grande loge Saint-André-d'Ecosse.
De ce fait, sa cour fut fréquentée par des personnages hautement initiés, peut-être par le célèbre comte de Saint-Germain.

A l'époque, celui-ci se faisait appeler sieur de Surmont d'après le lieu où, discrédité par Choiseul, il avait dû se réfugier en 1762. Il y poursuivait de mystérieuses recherches sur les matières colorantes. C'est en mars 1763 que ce personnage, qui se prétendait éternel, rendit visite, à Bruxelles, au comte de Cobenzl, ministre plénipotentiaire de l'impératrice auprès de Charles de Lorraine.
Subjugué par ses connaissances étonnantes, Cobenzl fut immédiatement attentif à leur intérêt économique. Il fut convenu de les tester à Tournai où Surmont réussit une transmutation et quelques expériences de teinture plus prosaïques. Convaincu, Cobenzl désigna la veuve du banquier de Nettine, trésorière de Charles de Lorraine, pour l'avance des fonds nécessaires à l'établissement d'une manufacture. 
Malheureusement, de Vienne, le chancelier Kaunitz fit suspendre l'opération.
Dépité, Surmont partit pour d'autres cieux.

Les préoccupations du duc et celles de son entourage permettent de croire que certaines décorations du palais, dont il fut sans doute l'instigateur, ont un sens caché : principalement celles de l'escalier d'honneur, qui était emprunté tant par les maçons de Saint-Charles que les disciples d'Hermès. Au pied de cet escalier, se dresse un Hercule en marbre blanc, chef-d'oeuvre signé par Laurent Delvaux en 1770. Comme l'indiquent sur sa massue les initiales C, les croix teutoniques et de Lorraine, il incarne le maître de céans, non seulement comme guerrier mais aussi comme alchimiste. En effet, le duc aimait comparer ses travaux à ceux d'Hercule, forgés d'ailleurs sur la rampe de l'escalier. En réalité, il était convaincu que les exploits du héros, comme toute la mythologie, n'étaient qu'allégories cachant les secrets de la pierre philosophale et de l'or qu'elle permettait d'obtenir. Un de ses contemporains, le bénédiction Antoine-Joseph Pernety, passa ainsi au peigne fin toutes les fables antiques. Comme d'autres alchimistes, il s’intéressa particulièrement aux travaux d'Hercule.

Montant l'escalier, l'initié pouvait admirer cinq reliefs exécutés en stuc  vers 1764-65, sans doute par Carmillon. Pour les déchiffrer, il devait recourir à la "cabale linguistique", le langage secret des alchimistes. Fondée essentiellement sur des jeux de mots, elle ne s'embarrassait pas des règles actuelles de l'étymologie.
Se voient successivement l'eau, la quintessence, l'air, puis, au palier supérieur, la terre et le feu. Était ainsi exprimé le fondement de la théorie alchimique : pour obtenir la pierre philosophale, l'adepte devait réussir la synthèse des quatre éléments, la "quinte-essence".

Le relief de l'eau est organisé autour de deux symboles désignant le Christ, que l'alchimiste associait à la pierre philosophale : le chrisme (un X barré d'un I) et le poisson. Le X est, toujours en grec, l'initiale de Christ, de chimie, d'or et de creuset. Ce dernier, par son nom provenant de croix, rappelait que les métaux vils devaient y être torturés avant d'être transfigurés comme le Christ après sa passion.
On retrouve une évocation de l'or dans le relief de l'air, par les fleurs solaires sur la queue d'un paon et la grande étoile régnant sur six petites (les métaux imparfaits).
La pierre philosophale apparaît dans le relief du feu sous forme d'une sphère avec deux ailes représentant le soufre et le mercure dont elle-même et l'or étaient composés. Ces deux produits sont encore évoqués dans le relief de la quintessence par un coq, l'oiseau d'Hermès, dieu des alchimistes, et une branche de chêne. 
L'alchimiste établissait certainement un rapprochement entre la galle apparaissant sur les feuilles de cet arbres, le nom du coq en latin (gallus) et celui du lait
en grec (galla). Ce lait, symbole du mercure, est encore suggéré par un sein au-dessus de la porte menant, par la salle des gardes, au temple maçonnique. 
Un angelot y chevauchant un sphinx porte un doigt à ses lèvres. Il invite l'initié à ne pas révéler le secret symbolisé traditionnellement par le sphinx.