Description du projet
Machines nanométriques à base d’origami ADN
La création de moteurs moléculaires artificiels à l’échelle nanométrique représente le rêve de toute une vie pour les ingénieurs moléculaires qui explorent différentes approches vers des constructions moléculaires à action mécanique contrôlée, ou machines moléculaires artificielles (MMA) à l’échelle nanométrique. Le projet EDRIVE, financé par l’UE, vise à construire des MMA rapides et télécommandés, dotés de fonctionnalités dépassant l’état actuel de la technique. Le projet combinera le potentiel de la technique de l’origami ADN pour créer des nanostructures complexes et tridimensionnelles afin de guider l’assemblage précis d’objets fonctionnels à l’échelle nanométrique et l’actionnement électromécanique. Les résultats de l’étude EDRIVE offrent la perspective d’une application pratique plus large des machines à l’échelle nanométrique basées sur l’ADN et le développement d’approches innovantes pour la fabrication des MMA et des moteurs.
Objectif
Inspired both by Nature and the success of macroscopic machines, molecular engineers have been exploring various approaches for the realization of nanoscale artificial molecular machines (AMMs), i.e. molecular constructs capable of controlled mechanical actuation. Despite the great promise of AMMs and the tremendous progress in the field, especially on the synthesis side, multiple conceptual and technical challenges, and open questions, e.g. related to AMMs fabrication, implementation of actuation and, most important, AMMs functionality, still remain. Here, I will combine i) the DNA origami technique with its ability to construct well-defined complex three-dimensional nanostructures, and guide the assembly of functional nanoscale objects with unprecedented precision; and ii) electromechanical actuation, to build fast, remotely controlled artificial molecular machines with functionalities far beyond the state of the art. First, I will fabricate AMMs that translate external stimuli into well-defined spatial reconfiguration of metal nanostructures. I will use such AMMs to build i) active plasmonic surfaces with fast remote modulation of optical responses, and ii) plasmonics probes with single-molecule detection sensitivity. Second, I will design AMMs that can exert forces on single molecules; such AMMs will be used to fabricate i) nanoscale robotic arms, i.e. devices that can pick-up, transport and release cargo (molecules and/or nanoparticles) in multiple cycles, and ii) molecular motors, i.e. devices capable of performing useful chemical or mechanical work and driving chemical systems out of their intrinsic equilibrium. Fabrication of artificial nanoscale molecular motors has been a long-standing dream of molecular engineers.
Results of this project will pave the way towards practical applications of DNA-origami-based machines and might lead to a paradigm shift in approaches to fabrication of artificial molecular machines and motors.
Champ scientifique
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régime de financement
HORIZON-AG - HORIZON Action Grant Budget-BasedInstitution d’accueil
02150 Espoo
Finlande