Des chercheurs de l'institut de recherche MESA+ de l'Université de Twente construisent des machines moléculaires capables d'exercer une force mesurable à l'échelle nanométrique et dans un environnement fluide. La conception de ces machines est basée sur des tubules supramoléculaires auto-assemblés qui peuvent accumuler et stocker l'énergie de la lumière et la convertir en un travail mécanique. Les tubules ont été inspirés par les structures biomoléculaires qui transportent la cargaison moléculaire dans les cellules. La recherche a été publiée dans la principale revue scientifique PNAS .

Les machines moléculaires – des dispositifs de taille nanométrique qui convertissent l'énergie en mouvement – ​​sont un sujet brûlant dans le monde depuis que Ben Feringa a remporté le prix Nobel l'année dernière. C'est un domaine de recherche relativement nouveau, mais dans la nature on trouve partout des machines moléculaires; par exemple, ils sont responsables de la contraction musculaire, locomotion dans les spermatozoïdes et les bactéries, la division cellulaire, et la réplication de l'ADN dans le noyau cellulaire.

Auto-assemblage

En raison de leur très petite échelle, et le fait que la plupart des machines moléculaires artificielles ne peuvent fonctionner qu'en suspension dans un liquide, il est généralement impossible de récolter la force qu'ils peuvent exercer car ils opèrent dans un environnement « orageux » avec le mouvement brownien omniprésent (omniprésent) (mouvement aléatoire de particules en suspension dans un fluide). Néanmoins, rendre ces forces mesurables est exactement ce qui est nécessaire pour les mettre à profit. Tibor Kudernac, Chercheur de l'Université de Twente et ancien collègue de Ben Feringa, s'est donc fixé pour objectif de développer des machines moléculaires synthétiques dont la puissance pourrait être mesurée et mise en service. Pour y parvenir, il s'est orienté vers la chimie supramoléculaire, et l'auto-assemblage en particulier. Kudernac et ses co-chercheurs ont développé des blocs de construction chimiques qui se regroupent naturellement pour former des tubules, structures en forme de tube jusqu'à un micromètre de long et quelques nanomètres de large. Lorsque ces tubules sont éclairés par la lumière, les contraintes mécaniques s'accumulent dans leur structure jusqu'à ce qu'une valeur seuil soit dépassée et que la structure se désagrège brutalement, libérer l'énergie. De cette façon, les chercheurs ont réussi à convertir l'énergie lumineuse en une énergie de déformation stockée qui alimente ensuite la réponse mécanique spécifique.