Un groupe de recherche a fabriqué conjointement des moteurs moléculaires sur un substrat métallique à l'aide de supramolécules, et ont réussi à inverser leur rotation en réarrangeant la liaison entre les molécules qui constituent une supramolécule.

Un moteur moléculaire est une sorte de nanomachine vitale pour soutenir les activités quotidiennes des organismes vivants. C'est le rêve des chercheurs en nanotechnologie de fabriquer un système mécanique entraîné par des nanomachines de la même manière que les systèmes biologiques développent des moteurs moléculaires de manière auto-organisée. Alors que des moteurs moléculaires ont déjà été créés sur des surfaces de substrat à l'aide de molécules organiques, ils avaient un problème majeur en ce sens qu'ils étaient incapables de changer leur sens de rotation. Ce problème est causé par leur rigidité structurelle associée à une forte liaison entre les molécules qui composent un moteur.

Dans cette étude, l'équipe de recherche commune a fabriqué des moteurs moléculaires structurellement flexibles à l'aide d'une supramolécule, et réussit pour la première fois à manipuler le sens de rotation des moteurs. Une supramolécule a une structure complexe, constitué de plusieurs molécules qui sont faiblement reliées les unes aux autres par des liaisons hydrogène et/ou d'autres types de liaisons plus faibles par rapport aux liaisons covalentes. Un moteur constitué d'une supramolécule tourne dans un sens lorsqu'un courant électrique est injecté dans la molécule. En outre, l'équipe a réussi à inverser le sens de rotation du moteur en réorganisant les pièces du moteur via l'application de courant électrique dans certaines conditions. L'équipe a accompli cela parce que les molécules comprenant des supramolécules étaient liées par une force modérée, qui n'est ni trop fort ni trop faible. De plus, puisque l'équipe a appliqué le principe d'auto-organisation des systèmes biologiques à la fabrication de moteurs moléculaires, ils croient que la production de masse des produits est faisable.

Fort de ces résultats positifs, l'équipe visera à créer des nanomachines avec des fonctionnalités supérieures à une plus grande échelle. Aussi, des études sur le comportement des moteurs moléculaires artificiels peuvent aider à comprendre le mécanisme détaillé du fonctionnement des moteurs moléculaires naturels dans les systèmes biologiques.

Cette recherche a été publiée dans Lettres nano , un journal de l'American Chemical Society, le 22 juin 2015.