De nouvelles recherches ont montré comment des fibres synthétiques fabriquées par nos soins peuvent guider le mouvement moléculaire qui peut être alimenté par la lumière sur de longues distances, une découverte qui pourrait ouvrir la voie à de nouvelles façons d'utiliser la lumière comme source d'énergie durable.

Des chercheurs de l'Université de Nottingham ont pour la première fois utilisé un chemin de molécules assemblées liquides que les molécules en mouvement peuvent être propulsées par la lumière. La recherche « Mouvement moléculaire à l'échelle du micron contrôlé par la lumière » a été publiée aujourd'hui dans Chimie de la nature .

Le professeur David Amabilino de l'École de chimie de l'Université de Nottingham est l'un des principaux chercheurs, il explique :« Dans les organismes vivants, les moteurs moléculaires se déplacent le long de chemins moléculaires spécifiques, c'est une partie essentielle de la fonction cellulaire. Nous avons montré qu'une fibre moléculaire synthétique auto-fabriquée dans un liquide se comporte comme un chemin pour le mouvement d'un voyageur moléculaire sur une distance 10, 000 fois sa longueur. La lumière agit comme le carburant pour encourager le mouvement, tandis qu'un interrupteur moléculaire mélangé au système propulse apparemment le voyageur sur son chemin.

Le système émule, pour la première fois, mouvement du genre ayant lieu le long des fibres dans les cellules. C'est une découverte très excitante car si nous pouvons trouver des moyens d'utiliser le potentiel de la lumière dans ce processus, cela pourrait ouvrir la voie à une utilisation dans les médicaments activés par la lumière, de nouvelles façons d'exploiter l'énergie lumineuse comme source d'énergie et de créer de nouvelles façons durables d'effectuer des tâches chimiques."

L'équipe a utilisé des interactions entre des groupes chimiques de charges opposées et a créé un mouvement vers ce système statique en introduisant une molécule de commutation, qui va et vient assez rapidement, dans les fibres. Le fait d'éclairer cela affaiblit l'interaction des molécules du voyageur avec le chemin lorsqu'elles se déplacent le long de celui-ci, qui peut être à une certaine distance. Si la molécule était de notre taille, ils parcourraient l'équivalent de 10 km.

La chaleur est libérée lorsque les molécules de commutation sont irradiées, et que la chaleur a un effet local qui aide le voyageur à se déplacer, donc le mouvement mécanique de l'interrupteur, et la chaleur qui s'en dégage, sont importants pour faire fonctionner le système.

La technique utilisée par l'équipe pour observer ces effets est un microscope optique spécial qui permet d'exciter simultanément les molécules - les faire bouger - et de les observer lorsqu'elles renvoient de la lumière (les molécules en déplacement sont fluorescentes).

Le co-auteur de l'étude Mario Samperi ajoute : « Le système que nous avons préparé est très sensible au solvant dans lequel les fibres sont formées.  Dans un liquide de la force d'un whisky fort, les molécules en déplacement se déplacent le long des fibres vers un autre emplacement, tandis que lorsque le liquide est la force d'un limoncello plus faible, des anneaux de fibres réarrangées sont formés là où les voyageurs se sont déplacés et incorporés dans la piste circulaire nouvellement formée.

Nous voulons pouvoir transporter d'autres molécules d'un endroit à un autre de manière contrôlée, pour que les molécules voyageuses puissent transporter un colis d'un endroit à un autre, imiter la nature, mais en utilisant la lumière comme énergie."