Pour un moteur pour alimenter des machines, le mouvement local doit être traduit dans le mouvement ordonné d'autres parties du système. Les chimistes organiques de l'Université de Groningue dirigés par le professeur Ben Feringa sont les premiers à y parvenir dans un moteur moléculaire. Ils ont produit un moteur rotatif léger dans lequel le mouvement rotatif est verrouillé sur celui d'un rotor secondaire au naphtalène. Les résultats seront publiés le 2 juin dans la revue Science .

Le rotor naphtalène est fixé au moteur par une seule liaison carbone-carbone, ce qui lui permet de tourner librement. Mais la conception du système a été modifiée pour contrôler son mouvement. De la même manière que la Lune tourne autour de la Terre mais garde le même côté vers nous, le rotor naphtalène garde la même position relative par rapport au moteur tout en décrivant un cercle autour de lui.

"Il a fallu une stéréochimie délicate pour construire ce système. Je pense que nous avons passé quatre ou cinq ans à travailler dessus", dit Feringa, qui a été l'un des récipiendaires du prix Nobel de chimie 2016 pour ses travaux de pionnier sur les moteurs moléculaires. "Mais nous avons maintenant franchi une étape fondamentale dans le développement des machines moléculaires :la synchronisation du mouvement."

Équilibre

Pendant les quatre étapes, il faut au moteur pour faire un tour complet, le rotor de naphtalène est limité dans son mouvement par le reste de la molécule. C'est ainsi que les deux mouvements sont couplés. "Nous avons dû soigneusement trouver un équilibre entre limiter le mouvement du rotor, tout en lui permettant de changer de position." L'équipe a conçu et réalisé deux versions, dans lequel le rotor était soit dirigé vers l'intérieur, soit vers l'extérieur, et a été poussé ou tiré par le moteur.

En verrouillant deux pièces mobiles, le groupe Feringa a franchi une nouvelle étape dans la construction de machines moléculaires. « En biologie, vous voyez beaucoup de ces systèmes où les molécules sont connectées à la manière d'un rouage, qui peut synchroniser ou amplifier le mouvement. Pour autant que je sache, cela n'a jamais été fait dans des systèmes artificiels comme le nôtre."

Le système que le groupe Feringa décrit dans Science n'a aucune application pratique. "Mais nous avons maintenant montré qu'il est possible de transmettre du mouvement", dit Feringa. "Comme la façon dont nous avons construit notre première voiture moléculaire il y a six ans pour montrer qu'il est possible d'utiliser le mouvement de rotation de notre moteur moléculaire pour créer un mouvement directionnel sur une surface."