Cette illustration montre la structure des moteurs moléculaires conçus par l'équipe internationale de scientifiques. Crédit :Saw-Wai Hla
(Phys.org)—Une équipe internationale de scientifiques a franchi une nouvelle étape dans la création de machines à l'échelle nanométrique en concevant un moteur moléculaire à plusieurs composants qui peut être déplacé dans le sens horaire et antihoraire.
Bien que les chercheurs puissent faire tourner ou allumer et éteindre des molécules individuelles, la nouvelle étude est la première à créer un moteur moléculaire autonome qui comporte plusieurs parties, dit Saw-Wai Hla, un professeur de physique et d'astronomie de l'Ohio University qui a dirigé l'étude avec Christian Joachim de A*Star à Singapour et CEMES/CNRS en France et Gwenael Rapenne de CEMES/CNRS.
C'est une étape essentielle dans la création de dispositifs à l'échelle nanométrique - des machines quantiques qui fonctionnent selon des lois de la physique différentes de celles des machines classiques - que les scientifiques envisagent de pouvoir utiliser pour tout, de l'alimentation des ordinateurs quantiques au balayage des caillots sanguins dans les artères.
Dans l'étude, Publié dans Nature Nanotechnologie , les scientifiques ont démontré qu'ils pouvaient contrôler le mouvement du moteur avec l'énergie générée par les électrons d'une pointe de microscope à effet tunnel. Le moteur mesure environ 2 nanomètres de long et 1 nanomètre de haut et a été construit sur une surface en cristal d'or.
À une température de moins 315 degrés Fahrenheit, le moteur pourrait se déplacer indépendamment par excitation thermique. Lorsque les scientifiques ont refroidi l'échantillon à moins 450 degrés, le moteur a cessé de tourner. Les chercheurs ont appliqué sélectivement de l'énergie électronique à différentes parties du moteur pour l'inciter à se déplacer dans le sens horaire et antihoraire.
Ces images, prise au microscope à effet tunnel, montrer le moteur moléculaire lorsqu'il tourne à moins 315 degrés Fahrenheit (en haut), et des rotations pas à pas par effet tunnel des électrons à moins 450 degrés (a - h) (séquence d'images du bas). Crédit :Saw-Wai Hla
"Si nous voulons construire un appareil réel basé sur ce moteur, nous installerions des électrodes sur la surface pour créer une source d'énergie, " dit Hla. Pour construire le moteur moléculaire, l'équipe scientifique a conçu une base d'atomes stationnaire qui est reliée à une partie mobile supérieure par un atome de ruthénium, qui sert de "roulement à billes". La partie supérieure du moteur comporte cinq bras faits d'atomes de fer. Les chercheurs ont raccourci un bras par rapport aux autres pour pouvoir suivre le mouvement de la machine. L'ensemble de l'appareil est maintenu en position verticale en utilisant du soufre comme "colle atomique" pour fixer le moteur à la surface dorée, Hla a expliqué.
Les scientifiques prévoient maintenant d'utiliser ce modèle pour construire des machines plus complexes avec des composants qui pourraient être automatisés, dit Hla.
