Présentation
Auteur(s)
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Fabrice SEVERAC : Docteur - Post-doctorant au LAAS-CNRS, Toulouse (France) - Actuellement Ingénieur de recherche à la Société Nanomade Concept
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Carole ROSSI : Docteur - Directeur de recherche au LAAS-CNRS, Toulouse (France)
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Aurélien BANCAUD : Docteur - Chargé de recherche au LAAS-CNRS, Toulouse (France)
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Alain ESTEVE : Docteur - Chargé de recherche au LAAS-CNRS, Toulouse (France)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article propose une revue des technologies ADN apparues il y a plus de trente ans aux États-Unis et explorées depuis comme technologie d’assemblage à l’échelle nanométrique d’objets divers à partir de brins d’ADN. Après une définition et la description des technologies ADN, nous présentons l’évolution et les découvertes clés dans ces technologies : de la fabrication de matériaux à ADN jusqu’à la réalisation de super-cristaux de nanoparticules. Enfin, une application récente pour le stockage d’énergie est détaillée.
Among the different bottom-up strategies for the nanoscale and 3D assembly of elementary building blocks composed of nanoparticles, nanotubes, biological molecules, and other organic objects, DNA technologies are among the most promising. In this article, we present an overview on a key developments and findings of these technologies, which were disclosed more than thirty years ago from the synthesis of real DNA materials to the completion of super-crystals by DNA-guided assembling of nanoparticles. A recent application for energy storage is detailed.
Nanotechnologies, Auto-assemblage, Énergie, Technologies ADN, Nanocomposites énergétiques
Nanotechnologies, Self-assembling, Energy, DNA technologies, Energetic nanocomposites
Points clés
Domaine : Nanotechnologies
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Auto-assemblage ADN, Nanoparticules
Domaines d’application : Énergie
Principaux acteurs français : CNRS
Autres acteurs dans le monde : Northwestern University, Center for Functional Nanomaterials, New York University
Contact : [email protected]
http://homepages.laas.fr/fseverac/
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2. Nanotechnologies ADN
2.1 Pourquoi l’ADN ?
L’acide désoxyribonucléique est une molécule présente dans toutes les cellules vivantes, et contenant l’information génétique, nécessaire au fonctionnement d'un organisme. Sa composition et ses propriétés ont été longuement étudiées, et la double hélice d’ADN est certainement une des structures les mieux connues en biologie. L’ADN est composé de séquences de nucléotides, eux-mêmes constitués de trois éléments (figure 2) : un groupe phosphate lié à un sucre (le désoxyribose), lui-même lié à une base azotée. C’est donc à une véritable ossature constituée de sucres et de groupements phosphates que sont attachées quatre bases azotées différentes : l'adénine (notée A), la thymine (notée T), la cytosine (notée C) et la guanine (notée G), qui assurent la signature séquentielle de la molécule d'ADN ainsi que le jeu de complémentarité formant la double hélice.
Les bases azotées sont complémentaires deux à deux : l'adénine (A) s'associant avec la thymine (T), et la guanine (G) avec la cytosine (C), grâce à des liaisons hydrogène (deux pour le premier couple, et trois pour le second). Est appelée hybridation l’appariement de deux monobrins d’ADN de séquence de bases complémentaires sous forme de double hélice. Le gain énergétique résultant de l’association de deux monobrins d’ADN est, au premier ordre, la somme des énergies d’association de chaque couple de paires de bases, avec 2 et 3 kBT (kBT étant l’énergie d’agitation thermique) pour A-T et G-C, respectivement.
Plusieurs propriétés particulières de l’ADN en font un excellent outil pour l’assemblage de nanomatériaux, et nous pouvons en souligner quatre principales :
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la plus importante est la capacité de reconnaissance moléculaire exceptionnelle entre paires de bases de l’ADN (appariement Watson-Crick ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - In International Technology Roadmap for Semiconductors Edition : http://www.itrs.net/ (2011).
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(2) - PHLIP (D.) - Supramolecular chemistry : Concepts and perspectives. By J.-M. Lehn, VCH, Weinheim 1995, x, 271 pp., softcover, DM 5 800, ISBN 3-527-2931 1-6 - Advanced Materials, 8(10) : p. 866-868 (1996).
-
(3) - LEHN (J.-M.) - Perspectives in Supramolecular Chemistry – From Molecular Recognition towards Molecular Information Processing and Self-Organization - Angewandte Chemie International Edition in English, 29(11) : p. 1304-1319 (1990).
-
(4) - LEHN (J.-M.) - Supramolecular Chemistry – Scope and Perspectives Molecules, Supermolecules, and Molecular Devices (Nobel Lecture) - Angewandte Chemie International Edition in English, 27(1) : p. 89-112 (1988).
-
(5) - MASTRANGELI (M.) et al - Self-assembly from milli- to nanoscales : methods and applications - J.Micromech. Microeng., 19(8) : p. 083001 (2009).
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