Deux chimistes de l'Université de Groningen aux Pays-Bas ont observé la communication entre les rotors d'un moteur moléculaire. Dans leur étude, rapportée dans le Journal of the American Chemical Society , Carlijn van Beek et Ben Feringa ont mené des expériences avec des moteurs moléculaires à base d'alcènes.

Les moteurs moléculaires sont des machines moléculaires naturelles ou artificielles qui convertissent l'énergie en mouvement dans les organismes vivants. Un exemple serait l’ADN polymérase transformant l’ADN simple brin en ADN double brin. Dans ce nouvel effort, les chercheurs expérimentaient des moteurs moléculaires à base d'alcènes, alimentés par la lumière, utilisant la lumière pour entraîner des rotors moléculaires. Dans le cadre de leurs expériences, ils ont créé un moteur comprenant trois engrenages et deux rotors et ont observé une instance de communication entre deux des rotors.

Pour construire leur moteur, les chercheurs ont commencé avec des pièces de deux moteurs existants, en les reliant ensemble. La structure isoindigo résultante, ont-ils découvert, ajoutait une autre dimension à leur moteur par rapport aux autres moteurs synthétisés :le leur avait un intermédiaire métastable doublé reliant deux des rotors, permettant la communication entre les deux.

Cela, notent-ils, signifiait qu’un rotor n’avait pas besoin d’effectuer une rotation avant que le second ne soit activé, comme c’est le cas normal. Et cela a conduit à des changements dans la structure qui entraînait le noyau central du moteur, ce qui à son tour a influencé le mouvement du deuxième rotor, un exemple de communication entre les deux rotors.

Pour observer leur moteur en action, les chercheurs ont combiné la spectroscopie RMN et UV-visible. Ils ont également fait tourner leur moteur dans une chambre réfrigérée à -110°C pour ralentir l'action et la rendre visible au fur et à mesure du déroulement des événements. Cela leur a permis de regarder le moteur en détail, étape par étape.

Les chercheurs ont également mené des expériences DFT qui leur ont permis de caractériser toutes les structures possibles compte tenu des pièces de moteur dont ils disposaient. Ils reconnaissent qu'ils n'ont pas pu trouver d'explication au mécanisme de communication apparu dans leur moteur, bien qu'ils suggèrent que leurs découvertes pourraient permettre de mieux comprendre les types de couplage qui peuvent se produire dans les moteurs moléculaires.

Plus d'informations : Carlijn L. F. van Beek et al, Mouvement rotatif couplé dans les moteurs moléculaires, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI : 10.1021/jacs.3c14430

Informations sur le journal : Journal de l'American Chemical Society

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