Le Dr Saw-Wai Hla et le Dr Eric Masson sont ravis de la performance de leur équipe lors de la première course nanocar au monde en avril, mais pour eux, c'était un point de départ amusant vers un objectif beaucoup plus vaste.

"La course des nanocars n'est pas la fin, ce n'est que le tout début de notre projet, " Salut, professeur de physique et d'astronomie, mentionné. "Nous avons participé à cette compétition non seulement pour gagner, mais pour développer un système de transport contrôlé à l'échelle moléculaire."

C'est la première partie du but; le second est de contribuer à la création d'un nouveau domaine d'étude – le génie mécanique quantique – qui n'est désormais abordé qu'au stade théorique précoce.

La course nanocar était une compétition unique :six équipes ont travaillé pour construire des voitures qui pourraient s'affronter sur une piste. Cependant, ces voitures n'étaient pas plus grosses que quelques molécules, et la voiture de l'équipe de l'Ohio University n'était même pas en France, où la course a eu lieu; au lieu, c'était un quart du tour de la planète, dans le laboratoire de Hla à l'Université de l'Ohio.

Masson, professeur agrégé de chimie et de biochimie, et son équipe ont construit la voiture de l'OHIO, connu sous le nom de « Bobcat Nanowagon, " puis a travaillé avec Hla pour l'intégrer dans une "piste de course" à semi-conducteurs en or. À partir de là, L'équipe de Hla a "conduit" la voiture sur une piste de 100 nanomètres. La conduite se fait en appliquant une charge électrique positive ou négative pour effectivement « pousser » ou « tirer » la nanovoiture dans une direction donnée.

En fin de compte, l'entrée de l'OHIO couvrait 43 nanomètres, mais aurait fini facilement, Hla a dit, sinon pour un ennemi banal :le temps de l'Ohio. Un orage le jour de la course a causé des problèmes d'alimentation qui ont condamné l'équipe - pas que quelqu'un se plaigne.

"C'est la première fois que nous effectuons une manipulation de contrôle au niveau atomique à travers un océan par télécommande. C'est la technologie elle-même. C'est une percée technique, " a déclaré Hla. L'équipe qui a gagné, composé de membres de l'Université Rice et d'Autriche, également participé à distance, mais d'un laboratoire en Autriche, le même fuseau horaire que Toulouse, La France, où s'est déroulée la course. L'équipe de l'Ohio a dû opérer à six heures de décalage horaire. Comme la voiture de l'équipe de France, l'Ohio Bobcat Nanowagon correspondait à tous les critères énoncés pour la compétition :il avait plus de 100 atomes (644, En réalité), et a été opéré sur une surface d'or.

"Notre voiture est la seule voiture qui ressemble à une voiture, c'est fonctionnel, et c'est une pure voiture américaine. Ce n'est peut-être pas le plus beau, mais ça marche, ", a déclaré Hla. OHIO était également le seul des six à être une voiture supramoléculaire - il avait cinq molécules imbriquées.

"Essentiellement, c'est la première voiture supramoléculaire jamais conçue. C'est aussi la plus grande nanocar jamais construite, ", a déclaré Masson.

Hla et Masson espèrent créer des nanocars plus grandes qui peuvent attraper, déplacer ou libérer d'autres molécules de manière précise, construire efficacement des structures moléculaires pour un certain nombre d'applications. C'est là qu'intervient l'ingénierie mécanique quantique. Hla l'a comparée à notre ingénierie mécanique ordinaire utilisée pour concevoir des voitures, bâtiments et autres constructions.

« Toutes ces machines sont à notre échelle ; nous pouvons utiliser les concepts que nous connaissons déjà des ingénieurs en mécanique. Cependant, pour les nanocars que nous développons ou toute machine moléculaire que nous développons à l'échelle nanométrique, nous ne pouvons utiliser aucun de ces concepts. Rien, " dit Hla.

La nanocar est un bon exemple; même s'il a quatre roues et se déplace sur une surface, Hla et Masson travaillent toujours pour découvrir si les roues glissent ou roulent sur la surface. Au niveau nano, la gravité n'a pas d'importance, la façon dont la nanovoiture adhère à la surface et la façon dont elle se déplace est donc très importante pour la compréhension scientifique fondamentale.

"Donc, l'attraction de la voiture à coller à la surface n'a rien à voir avec la gravité. Cela a tout à voir avec les interactions au niveau atomique entre cette roue et la surface, " dit Hla. " Dans le régime quantique, le transfert d'énergie à la conduite des machines, tout, est complètement différent de notre monde. Cependant, il n'y a pas de sujet appelé génie mécanique quantique. Personne ne sait vraiment quelle sera l'énergie dont nous avons besoin. Il s'agit d'un défi majeur en ce moment et d'un élan majeur dans la direction de la recherche. Toutes les agences de financement aux États-Unis et dans le monde le poursuivent très activement, cette année, à partir de maintenant ; ça devient très populaire."

Le concept de machines moléculaires n'est pas nouveau; Hla a dit que nos corps en ont, sous la forme d'ADN effectuant des réparations sur une base constante. Mais il n'y en a pas beaucoup d'hommes, il a dit.

"En particulier celui qui est adapté pour fonctionner dans des dispositifs à semi-conducteurs, comme les iPhones ou les ordinateurs, " dit-il. "…Dans mon groupe à l'OHIO, nous mesurons les nouvelles propriétés des machines moléculaires et essayons de les comprendre."

Si les nanocars peuvent être produites en masse et contrôlées, en particulier beaucoup d'entre eux à la fois, ils peuvent être utilisés pour construire ou restructurer des circuits électroniques et des dispositifs de stockage de données, par exemple. Un dispositif de stockage de données de taille nanométrique révolutionnerait l'industrie.

"L'électronique moderne est aujourd'hui bien plus grande que notre échelle, " dit Hla. " L'échelle actuelle... elle est encore environ 1 million de fois plus grande que la nôtre. Nous pouvons utiliser nos nanocars comme stockage de données. Vous disposez d'un stockage de données ultra-dense. Probablement l'information du monde entier, vous pourriez mettre dans un téléphone portable, par exemple."

Ou pensez à l'échelle de cette façon :une nanovoiture mesure environ huit nanomètres carrés. La largeur d'un cheveu humain est d'environ 8, 000 nanomètres carrés. Ainsi, environ un milliard de nanocars pourraient tenir dans cet espace.

Pour l'instant, bien sûr, tout cela est dans la phase théorique. Hla et Masson ont dit qu'il y avait beaucoup de recherche et d'expérimentation à faire. Et, ils ont dit, ils ne pouvaient pas le faire seuls; leurs élèves ont participé activement à la réalisation d'expériences et un, Ryan Tumbleson, even drove the "Bobcat Nanowagon" during the race.

Hla said others are working on similar projects, so OHIO has to remain on the forefront.

"If we don't do it, somebody else will be doing it, so we'd better lead it, " he said. "Maybe one day the university will have a special department, quantum mechanical engineering."

He said there's no reason Ohio University can't take the lead; En réalité, he says it already has.

"Don't look down because we are from OHIO; we are unique, " he says. "There was only one complete group from the US that competed (in the nanocar race). We can change the world, dans le bon sens."

La technologie, Hla said, can help in many ways.

"There are many areas, I do believe, that will be hugely impacted. Médicament, électronique, information technology, just to name a few. Those are the real impacts. Cependant, it has to start from somewhere."