Les scientifiques créent des moteurs chimiques au niveau moléculaire

Trois études récentes dans l'industrie chimique ont fait des percées dans les pompes et les moteurs rotatifs au niveau moléculaire. Les appareils microscopiques ne sont pas encore prêts pour la première officielle et l'utilisation réelle, mais les perspectives de de la technologie il y en a de grands. Les futurs micromoteurs pourront absorber le dioxyde de carbone directement de l'atmosphère, après quoi, avec l'aide de l'énergie reçue, ils extrairont les métaux précieux de l'eau de mer.

Les moteurs à combustion interne que nous connaissons bien brûlent du carburant pour produire de la chaleur qui, en raison de sa haute énergie, pousse les pistons, les engrenages et d'autres mécanismes dans une direction strictement spécifiée. Cependant, au niveau moléculaire, un principe complètement différent opère. En raison de la taille extrêmement petite des particules corpusculaires, les rotors moléculaires peuvent se déplacer dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre avec une probabilité égale lorsque de la chaleur est fournie. Les molécules se déplacent de manière aléatoire, ce qui rend impossible le travail coordonné d'un grand nombre de micromoteurs.



Pendant des années, Fraser Stoddart, un chimiste organique à l'Université Northwestern, a lutté pour résoudre ce problème. Enfin, il a réussi et a pu créer l'une des premières machines moléculaires à base de chimie, pour laquelle il a reçu le prix Nobel en 2016. Une équipe de scientifiques dirigée par Stoddart a inventé des anneaux microscopiques qui "s'enroulent" sur et hors de l'axe moléculaire sous l'influence de certains réactifs. Initialement, la nature chaotique du mouvement des rotors persistait, ce qui signifie qu'ils étaient inutiles.

Cependant, au fil du temps, l'équipe de Stoddart a résolu le problème du mouvement erratique des micromoteurs. En décembre 2021, dans Science, des scientifiques ont rapporté qu'ils avaient réussi à immobiliser la prochaine génération de pompes moléculaires en utilisant pour cela un échafaudage organométallique. Les chercheurs ont littéralement attaché chaque rotor microscopique à cette structure et ont défini une position strictement définie qui a été maintenue tout au long de l'expérience.




David Lee, chimiste à l'Université de Manchester, et son équipe de scientifiques sont allés encore plus loin et ont récemment créé un rotor microscopique qui tourne en continu tant qu'il a accès au "carburant". Pour le moment, le rotor tourne extrêmement lentement, faisant environ trois tours par jour. Les chercheurs travaillent à accélérer ce processus et découvrent littéralement chaque jour de nouvelles règles pour créer des mécanismes moléculaires.