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Décryptage

La plus petite voiture du monde fait un nanomètre

Posté le par La rédaction dans Matériaux, Biotech & chimie

Un article du magazine scientifique Nature décrit une molécule qui ressemble à un véhicule à quatre roues motrices, mais fait aussi penser à un insecte étrange utilisant quatre jambes palmées pour se déplacer. L'énergie électrique de la pointe d'un microscope à effet tunnel (STM) sert à propulser le véhicule.

L’article est exactement ce que Feringa avait promis de livrer lorsqu’il a reçu le Prix Spinoza de la NWO [organisation de la recherche néerlandaise] en 2004. En 1999, il a inventé un moteur moléculaire propulsé grâce à la lumière, une découverte spectaculaire qui avait attiré l’attention du monde entier. Un de ses objectifs, avec l’aide des fonds Spinoza et d’une subvention ERC, a été d’utiliser ce moteur pour propulser un véhicule moléculaire. Ce véhicule devrait être en mesure d’effectuer un mouvement contrôlé sur une surface.

Moteur moléculaire

Le moteur moléculaire de 1999 se compose de deux parties : une fixe, statique, qui peut servir de point d’ancrage et d’une partie tournante unidirectionnelle qui peut fonctionner comme une vis ou une hélice. A la suite de ça, le chercheur a pensé que cela pourrait fonctionner comme un moteur hors bord fixé à une unité plus grande.

Toutefois, dans le « nanovehicle » décrit dans Nature, le moteur est utilisé comme une roue. La nouvelle molécule possède une longue section avec quatre roues tournant à chacune de ses extrémités. Ou peut-être serait-il mieux de les appeler des pagaies, vu que les extrémités ne sont pas complètement rondes. En conséquence, le véhicule a tendance à tituber légèrement.

Caténaires

La molécule à quatre roues reçoit l’énergie qui lui permet de se déplacer d’une pointe STM qui fonctionne comme un caténaire de locomotive. Un STM (scanning microscope à effet tunnel) se déplace sur une surface avec un fil pointu sans qu’aucun véritable contact « physique » ne se produise – l’extrémité est reliée par une charge électrique.

L’énergie de la pointe du STM passe par le « tunnel » dans la molécule, qui gagne alors de l’énergie, entraînant pas à pas la rotation des roues ; ce processus est analogue à un transfert d’énergie par photons.

Mauvaise direction

Dans l’article de Nature, les images du STM montrent la molécule se déplaçant sur une surface de cuivre. Après dix ‘pas’, elle s’est déplacée de 6 nanomètres suivant une ligne plus ou moins droite. Pour prouver que se sont bien les roues qui propulsent le véhicule, les chercheurs montrent dans le suivi des expériences ce qui arrive quand les roues tournent dans le mauvais sens. Les chimistes ont étudié des molécules qui permettent de faire tourner les roues arrières dans la direction opposée à celles de devant, ou d’autres qui permettent de faire tourner les roues de gauche dans le sens opposé à celles de droite ou vice versa. Les mouvements qui en résultent sont exactement ceux auxquels les chercheurs s’attendaient, – la molécule ne change quasiment pas de position ou tout simplement se déplace en zigzagant.

Preuve

Ces dernières expériences prouvent clairement que le mouvement est provoqué par la rotation des roues, comme le mentionnent les chercheurs dans leur conclusion. Peut-être la vitesse et les performances laissent à désirer, mais la preuve a été donnée: une molécule unique avec des fonctions intrinsèques du moteur est capable de transformer l’énergie provenant de l’extérieur en un mouvement, mono directionnel à travers une surface.

Curriculum vitae

En 2004, le professeur B.L. Feringa, professeur de chimie organique de synthèse, a reçu un Prix NWO Spinoza, la plus haute distinction académique aux Pays-Bas. En 2008, il est nommé professeur par l’Académie royale néerlandaise des arts et des sciences (KNAW) et a reçu une subvention du Conseil européen de la recherche (CER) pour le projet « moteurs moléculaires – contrôlant le mouvement à l’échelle nanométrique « .

(Source : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/68737.htm)

 

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