PNANO - PNANO : Nanosciences et nanotechnologies

Nanomachines moléculaires pour le transport contrôlé d'information et de matière – AUTOMOL

Résumé de soumission

L'un des défis principaux des nanosciences est la miniaturisation d'objets qui peut se faire suivant deux approches : la voie descendante et la voie montante. La seconde approche part des atomes et des molécules et suit une stratégie de "monumentalisation" consistant à incorporer différentes fonctions dans une même molécule. Les deux approches ont conduit à des résultats et à des avancées significatives mais seule la seconde peut réellement conduire à obtenir des nanocomposants multifonctionnels de taille comprise entre 1 et 3 nm. En particulier, les études des manipulations de molécules déposées sur des surfaces ont conduit à décrire la mécanique intime associée aux mouvements moléculaires induits. Il a par exemple été montré qu'il est possible de contrôler la rotation d'une roue moléculaire. Cette expérience de nano-mécanique ouvre la voie à la synthèse de molécules-machines plus élaborées pour des applications originales dans le nanomonde.
L'objectif de ce projet de recherche est de développer des solutions originales pour le transport de la matière et de l'information à l'échelle nanométrique.
Deux familles de nanomachines mécaniques de seconde génération, dont les mouvements seront guidés et contrôlés, seront développées et étudiées :
1) La première famille a pour but de transporter de la matière à l'échelle du nanomètre. Nous synthétiserons des molécules à motifs complémentaires capables de s'assembler en trains. La locomotive tracterait un ou plusieurs wagons chargés de matière (petites molécules ou atomes) à d placer. La nanostructuration de la surface permettra le guidage du train alors que son démarrage/arrêt sera assuré par un stimulus externe (photon, électron ou pointe STM).
2) Le but de la seconde famille de nanomachines moléculaires est de transporter de l'information au travers d'un auto-assemblage de nanorotors (ou train d'engrenage). La rotation du premier rotor sera enclenchée par un stimulus externe (photon ou électron) et devrait se propager aux molécules voisines par un effet d'engrenage.
Le caractère innovant de ce projet est le contrôle des interactions entre des surfaces métalliques ou semiconductrices nanostructurées et des molécules dont la géométrie est adaptée a priori aux paramètres topologiques et électroniques des surfaces considérées. Grâce à cette symbiose entre molécules et surfaces, le guidage et le contrôle du déclenchement de mouvements moléculaires complexes pourront alors être étudiés et mis à profit pour un transport programmé de matière ou d'information.
Pour réussir ce challenge, chimistes de synthèse, physiciens expérimentateurs spécialisés en STM sous ultra-vide et théoriciens experts en simulations d'images STM et en comportement mécanique se rassemblent dans un consortium international autour du projet Automol qui est un projet de recherche fondamentale. Cependant, les résultats espérés devraient avoir un impact important dans le futur développement de nanomachines et de la programmation de mouvements à l'échelle nanométrique.
Les objectifs du projet Automol sont donc les suivants : objectif 1 : transport moléculaire automatisé sur des surfaces. Objectif 2 : contrôler le transport d'information dans des nanomachines et des réseaux moléculaires.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 0 euros
Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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