Des chercheurs ont mis au point le plus petit moteur au monde - quelques milliardièmes de mètre seulement - qui utilise la lumière pour s'alimenter. Le moteur nanométrique, développé par des chercheurs de l'Université de Cambridge, pourrait constituer la base de futures nano-machines capables de naviguer dans l'eau, sentir l'environnement qui les entoure, ou même entrer dans des cellules vivantes pour combattre la maladie.

L'appareil prototype est composé de minuscules particules d'or chargées, liés ensemble avec des polymères sensibles à la température sous la forme d'un gel. Lorsque le "nano-moteur" est chauffé à une certaine température avec un laser, il stocke de grandes quantités d'énergie élastique en une fraction de seconde, car les revêtements polymères expulsent toute l'eau du gel et s'effondrent. Cela a pour effet de forcer les nanoparticules d'or à se lier en amas serrés. Mais lorsque l'appareil est refroidi, les polymères prennent de l'eau et se dilatent, et les nanoparticules d'or sont fortement et rapidement écartées, comme un ressort. Les résultats sont publiés dans le journal PNAS .

"C'est comme une explosion, " a déclaré le Dr Tao Ding du laboratoire Cavendish de Cambridge, et le premier auteur de l'article. "Nous avons des centaines de boules d'or qui s'envolent en un millionième de seconde lorsque les molécules d'eau gonflent les polymères qui les entourent."

"Nous savons que la lumière peut chauffer l'eau pour alimenter les moteurs à vapeur, " a déclaré le co-auteur de l'étude, le Dr Ventsislav Valev, maintenant basé à l'Université de Bath. "Mais maintenant, nous pouvons utiliser la lumière pour alimenter un moteur à pistons à l'échelle nanométrique."

Les nano-machines ont longtemps été un rêve des scientifiques et du public, mais comme les moyens de les faire bouger n'ont pas encore été développés, ils sont restés dans le domaine de la science-fiction. La nouvelle méthode développée par les chercheurs de Cambridge est incroyablement simple, mais peut être extrêmement rapide et exercer des forces importantes.

Les forces exercées par ces minuscules appareils sont de plusieurs ordres de grandeur plus importantes que celles de tout autre appareil fabriqué auparavant, avec une force par unité de poids presque cent fois supérieure à celle de n'importe quel moteur ou muscle. Selon les chercheurs, les appareils sont également biocompatibles, rentable à fabriquer, réponse rapide, et économe en énergie.

Professeur Jeremy Baumberg du Laboratoire Cavendish, qui a dirigé la recherche, a nommé les appareils « ANTS », ou actionner des nano-transducteurs. "Comme de vraies fourmis, ils produisent de grandes forces pour leur poids. Le défi auquel nous sommes maintenant confrontés est de savoir comment contrôler cette force pour les applications de nano-machines."

La recherche suggère comment transformer l'énergie de Van de Waals - l'attraction entre les atomes et les molécules - en énergie élastique des polymères et la libérer très rapidement. "L'ensemble du processus est comme un nano-ressort, " a déclaré Baumberg. " La partie intelligente ici est que nous utilisons l'attraction de Van de Waals des particules de métaux lourds pour définir les ressorts (polymères) et les molécules d'eau pour les libérer, qui est très réversible et reproductible."

L'équipe travaille actuellement avec Cambridge Enterprise, la branche de commercialisation de l'Université, et plusieurs autres sociétés dans le but de commercialiser cette technologie pour les bio-applications microfluidiques.