(PhysOrg.com) -- Dans le développement de futurs dispositifs moléculaires, nouvelles technologies d'affichage, et « muscles artificiels » dans les dispositifs nanoélectromécaniques, les molécules fonctionnelles sont susceptibles de jouer un rôle primordial.

Rotaxanes, une famille de telles molécules, sont minuscules, structures imbriquées mécaniquement qui se composent d'une molécule en forme d'haltère dont la section de tige est entourée d'un anneau. Ces structures se comportent comme des "machines moléculaires, " avec l'anneau se déplaçant le long de la tige d'une station à une autre lorsqu'il est stimulé par une réaction chimique, la lumière ou l'acidité.

Pour réaliser le potentiel de ces machines moléculaires, cependant, il est nécessaire de comprendre et de mesurer leur fonction à l'échelle nanométrique. Les méthodes antérieures d'observation de leur fonctionnement impliquaient des mesures chimiques en solution et l'étude de collections d'entre elles fixées sur des surfaces, mais ni l'un ni l'autre n'a fourni une image précise de leur fonction dans des environnements pertinents pour le fonctionnement des dispositifs moléculaires.

Maintenant, une équipe pluridisciplinaire de chercheurs de l'UCLA, Université du nord-ouest, UC Merced, L'Université d'État de Pennsylvanie et le Japon ont réussi à observer des interactions entre des molécules uniques de rotaxanes bistables fonctionnant dans leur environnement d'origine.

Les résultats de l'équipe sont publiés dans l'édition actuelle de la revue ACS Nano .

Dirigé par Paul Weiss de UCLA et Fraser Stoddart de Northwestern University, l'équipe a développé une conception moléculaire qui attachait fermement les rotaxanes à une surface, leur permettant d'être examinés individuellement dans leur environnement natif par un microscope à effet tunnel (STM). Grâce à cette technologie, les chercheurs ont pu enregistrer les changements de station par les anneaux des rotaxanes le long de leurs tiges en réponse à des signaux électrochimiques.

Précédemment, les rotaxanes ont dû être regroupés pour l'étude en raison de leur mobilité et de leur flexibilité lorsqu'ils sont fixés sur des surfaces. Et parce que les instruments STM utilisent une pointe atomiquement fine pour sentir les surfaces à l'échelle nanométrique de la même manière qu'une personne aveugle lit le braille ― la nature flexible des rotaxanes rendait difficile leur étude individuelle. La conception moléculaire de l'équipe de recherche, cependant, contribué à réduire considérablement cette flexibilité.

Le STM développé par l'équipe permet des études beaucoup plus détaillées des machines moléculaires, menant à une meilleure compréhension de la façon dont ils interagissent avec leurs voisins et comment ils pourraient travailler ensemble dans des dispositifs nanoélectromécaniques.