De la chimie nait une nano-voiture !

Qui a dit que la chimie et la robotique étaient deux choses bien distinctes ? Ceux qui n’ont pas assez observé la nature et le corps humain !
En effet, ce sont des milliards de molécules qui interagissent dans notre corps pour que celui-ci vive. Que ce soit pour l’irrigation sanguine, la gestion de l’alimentation ou la contraction des muscles. La nature a tout imaginé en modèle très réduit !
Feringa et ses collègues de l’université de Groningen dans les Pays-Bas, ont construit une molécule qui semble se déplacer comme une voiture dotée de ses quatre roues. Cette équipe de chercheurs était déjà à l’origine du premier moteur moléculaire contrôlé par la lumière, mais leur dernière création fonctionne grâce à des flux d’électrons provenant d’un microscope à effet tunnel (STM).
Pourtant, un microscope à effet tunnel n’est pas sensé fournir de l’énergie… Cette invention de 1981 est un microscope en champ proche qui exploite la physique quantique. Étant donné qu’il est difficile de visualiser les atomes, cette technologie s’est avérée être une énorme avancée.

Pour simplifier l’explication, nous dirons qu’une pointe parcours une surface d’atomes. Des électrons passent alors de la surface vers la pointe du microscope par effet tunnel. L’intensité du courant dépend de la distance entre la pointe et la surface explorée. La hauteur de la pointe est régulée en fonction de l’intensité du courant, ce qui permet de scanner une surface d’atomes et d’avoir une idée de la forme des molécules.

D’autres groupes de scientifiques de l’université de l’Illinois, à Chicago, ont créé des rotors moléculaires fixés sur une surface quelques temps plus tôt. Petr Král était le premier à émettre l’idée de contrôler des rotors moléculaires grâce à l’effet tunnel.
Attardons nous tout de même sur la définition de ce fameux effet tunnel… Une explication scientifique est disponible sur le site de Wikipédia, mais le but ici est d’expliquer grossièrement le principe.
Aujourd’hui, les lois de la physique ne sont pas les mêmes selon que l’on se place dans le monde du tout petit ou le monde à notre échelle. Au niveau des électrons, il est possible de traverser un mur qu’on appellera une barrière de potentiels. Même si l’énergie qui traverse ce mur est minime, on la visualise tout de même.
Sur la vidéo ci-dessous, imaginez que la courbe qui se déplace est un ensemble d’électrons et que le rectangle jaune est une barrière de potentiel. On constate qu’une partie des électrons est passée à travers cette barrière. Il y a donc un courant induit, et c’est ce phénomène qui est utilisé par le microscope à effet tunnel. Sur ce dernier, la barrière de potentiel correspond au trou qu’il y a entre la pointe et la surface de l’objet observé.

Revenons à l’équipe de Feringa qui, quelques temps plus tôt, avait travaillé sur des moteurs contrôlés par la lumière dans un liquide. Passer à une surface sèche pour la voiture moléculaire a été plus rude. En effet, une machine moléculaire a besoin d’une plus grande flexibilité pour se mouvoir librement sur une surface sèche.

C’est après cinq années de travail que cette voiture née. 500mV suffisent à faire avancer ses roues de 0.7nm de diamètre. A l’échelle atomique, pas besoin de roues rondes pour rouler ! Le plus compliqué est d’établir une cohérence dans leur rotation.
Cette voiture ne pourra certes pas être conduite dans la rue, mais elle pourra servir en tant que nano-robot pour mener des missions à bien : Élimination de cellules cancéreuses dans le corps humain, etc.
Cela nous rappelle le robot ADN dont nous parlions il y a quelques jours.
La science avance et les domaines de recherche se mélangent de plus en plus ! La robotique, c’est vraiment passionnant ! Attention sur la route tout de même ! 🙂
Source :
Wikipédia
IEEE Spectrum