La dynamique des moteurs moléculaires alimentés par la lumière
Les moteurs moléculaires sont des nanomachines artificielles qui entrent en rotation lorsqu'elles reçoivent de l'énergie, sous forme chimique ou lumineuse. L'entrée d'énergie déforme la molécule, ce qui induit une rotation dans un seul sens d'une partie de la molécule (le rotor) par rapport au reste. Le projet MOLMOTDYN (Understanding the dynamics behind the photoisomerization of light-driven molecular rotary motors and switches), financé par l'UE, a étudié la dynamique des moteurs moléculaires rotatifs alimentés par l'énergie lumineuse. Les chercheurs voulaient notamment augmenter la puissance en associant plusieurs unités motrices en un seul dispositif moléculaire. Le domaine des machines moléculaires artificielles n'en est qu'à ses débuts. Afin d'améliorer les dispositifs moléculaires pour des fonctions données, les scientifiques doivent comprendre comment fonctionnent les réactions en jeu. Les chercheurs de MOLMOTDYN ont utilisé l'informatique pour simuler les mouvements des atomes, et modéliser la mécanique des moteurs moléculaires alimentés par la lumière. À partir des résultats, ils ont conçu des modèles pour deux nouvelles catégories de ces moteurs, dotés d'un meilleur rendement quantique. Leur principale innovation a été de remplacer le mouvement produit jusqu'ici, peu efficace, par une rotation parfaite autour d'un axe. Ils ont aussi trouvé comment examiner des molécules afin de trouver celles capables d'une telle rotation dans des moteurs moléculaires alimentés par la lumière. Les chercheurs ont déjà commencé à réaliser des moteurs moléculaires en s'appuyant sur leurs modèles théoriques, et confirmé leur fonctionnement dans le cadre de premiers tests en laboratoire. Ils travaillent également à des méthodes pour fixer les unités motrices sur les substrats voulus, comme la surface de matériaux conducteurs ou isolants et de biopolymères. Grâce aux avancées révolutionnaires de MOLMOTDYN, les chimistes pourront concevoir des moteurs et des commutateurs moléculaires, actionnés par la lumière et convenant à diverses applications. En outre, les outils informatiques développés durant le projet renforcent la capacité des chercheurs à gérer de nouveaux concepts de chimie quantique.
