(PhysOrg.com) -- Des scientifiques de l'Université de Glasgow ont imaginé l'auto-assemblage de nanoparticules, dévoilant le plan directeur pour la construction de machines moléculaires de conception atome par atome.

Déterminer comment sont construites les nanoparticules est essentiel pour développer de nouveaux « matériaux intelligents », appareils électroniques, et comprendre la biomachinerie qui opère dans les cellules vivantes.

La capacité de contrôler cet auto-assemblage a des conséquences profondes pour le développement de nouvelles technologies ainsi que la compréhension des bases de la chimie complexe, et par exemple, les origines de la vie.

Dans une étude publiée dans la revue Science cette semaine, chercheurs à Glasgow, avec des collègues de l'Université de Bielefeld, Allemagne, ont conçu une expérience qui leur a permis d'observer des molécules en cours de construction autour de ce qui semblait être un amas de modèles transitoire.

L'expérience impliquait la construction d'un système de réacteur à écoulement pour l'assemblage des nanoparticules dans des conditions dynamiques d'écoulement. Cette nouvelle approche expérimentale permet d'examiner l'auto-assemblage d'une nouvelle manière au niveau nano, donnant lieu à des informations mécanistes sans précédent démasquant les complexités de l'auto-assemblage moléculaire.

L'auto-assemblage décrit le processus par lequel les objets forment un arrangement particulier sans aucune manipulation externe.

Au cours de l'expérimentation, les chercheurs ont observé l'auto-assemblage de molécules de roue d'oxyde de molybdène autour d'une structure intermédiaire au centre de la roue qu'ils ont trouvée être le «modèle» ou l'échafaudage utilisé pour construire la plus grosse molécule. Après l'achèvement de la molécule de roue d'oxyde de molybdène, qui ne fait que 3,6 nanomètres de diamètre, le gabarit a été éjecté, le libérant pour répéter le processus.

Les chercheurs ont pu « photographier » ce processus et le modèle en utilisant la cristallographie aux rayons X.

Professeur Leroy Cronin, Chaire Gardiner de chimie, Département de Chimie, qui a conçu et dirigé l'étude, a déclaré :« Cette avancée est très importante car dans la construction de nano-objets moléculaires, nous devons nous appuyer sur « l'auto-assemblage » où les objets à l'échelle nanométrique se construisent - un processus qui est presque impossible à comprendre ou à contrôler en utilisant les étapes actuelles approches de synthèse chimique

"Par conséquent, comprendre le processus d'assemblage est essentiel pour créer une nouvelle gamme de nano-objets fonctionnels.

« Cette découverte pourrait ouvrir la voie à l'assemblage conçu de toute une gamme de nanoparticules précisément définies avec des applications en électronique, Médicament, et la catalyse pour permettre la conception de nano-capteurs intelligents ou intelligents et de machines nano-fonctionnelles, sans parler des implications fondamentales concernant l'assemblage de systèmes chimiques complexes, dont l'exemple le plus spectaculaire sont les cellules vivantes.

L'idée de « machines moléculaires », a été popularisé par l'ingénieur américain Eric Drexler à partir des années 1970 et consiste à contrôler les positions des molécules dans les réactions chimiques pour obtenir le résultat souhaité.

Alors que les scientifiques peuvent déjà synthétiser de nombreuses substances et matériaux en chimie grâce aux interactions de différents composés, à l'échelle nanométrique, la tâche devient presque impossible car elle devient plus difficile à contrôler.

Cronin a ajouté :« Ce résultat est extrêmement intéressant, non seulement nous arrivons à « imager » l'auto-assemblage pour la première fois en utilisant ce type de système de flux, cette découverte nous permettra de concevoir de nouveaux types de modèles qui pourraient permettre l'assemblage d'une toute nouvelle classe de nanoparticules de concepteur ouvrant un tout nouveau monde de découvertes et d'applications.

« Cette approche donnera également des informations sur la fidélité de l'auto-assemblage qui est d'un grand intérêt d'actualité notamment lié aux impacts sur la santé des nano-particules dans notre environnement ».

Le papier, intitulé : « Unveiling the Transient Template in the Self-Assembly of a Molecular Oxide Nanowheel » est l'article de couverture de la dernière édition de la revue Science .