Un projet de l'UE vise la miniaturisation ultime: les machines moléculaires
La réalisation de moteurs moléculaires miniatures est le but ultime du projet SYNNANOMOTORS financé par l'UE, un des lauréats du prix Descartes pour la recherche collaborative transnationale décerné dans le cadre des prix de la recherche européenne. «La nature utilise des moteurs et des machines moléculaires pour chaque processus biologique», indique le coordinateur du projet, le professeur David Leigh de l'université d'Édimbourg (Royaume-Uni). Ces machines permettent aux systèmes biologiques d'exploiter l'énergie solaire, de communiquer, de percevoir le monde environnant et de maîtriser nos mouvements. À l'inverse, l'humanité s'appuie actuellement sur des machines reposant sur les macrotechnologies. Nos produits pharmaceutiques et de nos matériaux exploitent les propriétés statiques de ces substances. Lorsque l'on descend à l'échelle nanoscopique, les molécules et les atomes se comportent très différemment; c'est ce phénomène que les chercheurs espèrent exploiter. «Dans le monde à notre échelle, nous sommes habitués aux machines», explique le professeur Leigh. «Notre travail consiste à tenter d'appliquer ce concept à la miniaturisation ultime, où les molécules mêmes constituent les machines.» Une découverte inopinée a inspiré le projet. En effet, le professeur Leigh et son équipe tentaient de créer une grande molécule cyclique en essayant de réaliser des capteurs chimiques novateurs. Au lieu de cela, ils ont produit deux molécules cycliques entrelacées à la façon de maillons de chaîne. Une recherche approfondie de ce système a permis la production de composés appelés les rotaxanes, dans lesquels une molécule «roue» s'articule autour d'une molécule «axe». Ces molécules ont permis à l'équipe du projet SYNNANOMOTORS de créer le premier moteur moléculaire, en utilisant une surface modifiée à l'aide de rotaxanes pour pousser une goutte de liquide à remonter une pente. Dans le cas présent, le fait d'allumer une lumière devant la goutte a provoqué un mouvement des molécules qui a effectivement entraîné l'eau vers l'avant. Les partenaires du projet espèrent qu'un jour cette technologie permettra le transport dans le corps de charges telles que les médicaments. Entre-temps, les nanomoteurs trouvent des applications dans le domaine du stockage d'information. En effet, dans un système à anneaux entrelacés, la modification de l'orientation des anneaux modifie les propriétés de la substance. Celle-ci pourrait par exemple être fluorescente dans une orientation et pas dans l'autre. Autrement dit, des informations peuvent être «lues» optiquement à partir d'un film de polymères enduit de ces molécules. Les premières applications commerciales de ces moteurs miniatures sont déjà en cours, indique un participant au projet, le professeur Wybren Jan Buma de l'université d'Amsterdam aux Pays-Bas. «Lorsque l'on enduit une surface d'une couche très fine de ces molécules que l'on touche ensuite à l'aide d'une pointe très fine (de l'épaisseur d'un atome), sur laquelle on exerce une pression, on obtient des motifs», explique le professeur à CORDIS Nouvelles. Le motif de gouttelettes résultant peut être maîtrisé, au point qu'une entreprise dérivée utilise dès à présent cette technique à des fins d'identification et de reproduction. «Il s'agit donc d'un processus que nous utilisons déjà», ajoute-t-il. Les partenaires du projet sont des spécialistes européens en chimie, physique, science des surfaces et nanotechnologies. Lors de son acceptation du prix, le professeur Leigh a par ailleurs rendu hommage au travail remarquable accompli par les plus jeunes membres du consortium. «Je suis sûr qu'il y aura beaucoup de pizzas et de bières au laboratoire pour fêter cela», a-t-il dit.