Les champs électriques entraînent la nano-grue rotative - 100, 000 fois plus rapide que les méthodes précédentes. Crédit :Enzo Kopperger / TUM
Des scientifiques de l'Université technique de Munich (TUM) ont développé une nouvelle technologie de propulsion électrique pour les nanorobots. Il permet aux machines moléculaires de se déplacer cent mille fois plus vite qu'avec les processus biochimiques utilisés jusqu'à présent. Cela rend les nanobots suffisamment rapides pour effectuer des travaux de chaîne de montage dans des usines moléculaires. Les nouveaux résultats de la recherche apparaîtront en couverture le 19 janvier dans la célèbre revue scientifique Science .
Haut et bas, haut et bas. Les points lumineux alternent d'avant en arrière au pas de course. Ils sont produits par des molécules incandescentes fixées aux extrémités de minuscules bras de robot. Le professeur Friedrich Simmel observe le mouvement des nanomachines sur le moniteur d'un microscope à fluorescence. Un simple clic de souris suffit pour que les points lumineux se déplacent dans une autre direction.
"En appliquant des champs électriques, on peut faire pivoter arbitrairement les bras dans un plan, " explique le responsable de la Chaire de Physique des Systèmes Biologiques Synthétiques de la TU de Munich. Son équipe est parvenue pour la première fois à contrôler électriquement des nanorobots et a par la même occasion établi un record :la nouvelle technique est 100 000 fois plus rapide que toutes les précédentes méthodes.
Des robots ADN-origami pour les usines de fabrication de demain
Des scientifiques du monde entier travaillent sur de nouvelles technologies pour les nano-usines du futur. Ils espèrent que ceux-ci seront un jour utilisés pour analyser des échantillons biochimiques ou produire des agents médicaux actifs. Les machines miniatures requises peuvent déjà être produites de manière rentable en utilisant la technique de l'ADN-origami.
La seule raison pour laquelle ces machines moléculaires n'ont pas été déployées à grande échelle à ce jour est qu'elles sont trop lentes. Les blocs de construction sont activés avec des enzymes, brins d'ADN ou de lumière pour effectuer ensuite des tâches spécifiques, par exemple pour rassembler et transporter des molécules.
Rotation du bras entre deux points d'amarrage (rouge et bleu). Crédit :Enzo Kopperger / TUM
Cependant, les nanobots traditionnels prennent quelques minutes pour effectuer ces actions, parfois même des heures. Par conséquent, des chaînes d'assemblage moléculaires efficaces ne peuvent pas, à toutes fins utiles, être mis en œuvre à l'aide de ces méthodologies.
Augmentation de la vitesse électronique
« Construire une chaîne d'assemblage nanotechnologique nécessite une technologie de propulsion différente. Nous avons eu l'idée d'abandonner complètement la commutation des nanomachines biochimiques au profit des interactions entre les structures d'ADN et les champs électriques, " explique le chercheur du TUM Simmel, qui est également co-coordinateur de l'Excellence Cluster Nanosystems Initiative Munich (NIM).
Le principe de la technologie de propulsion est simple :les molécules d'ADN ont des charges négatives. Les biomolécules peuvent ainsi être déplacées en appliquant des champs électriques. Théoriquement, cela devrait permettre de piloter des nanorobots constitués d'ADN à l'aide d'impulsions électriques.
Mouvement robotique sous le microscope
Pour déterminer si et à quelle vitesse les bras du robot s'aligneraient avec un champ électrique, les chercheurs ont fixé plusieurs millions de bras de nanobot à un substrat de verre et l'ont placé dans un porte-échantillon avec des contacts électriques spécialement conçus à cet effet.
