Assemblage programmé de colloïdes codés numériquement à partir de nanoparticules à patchs – POESY

Un adulte vivant aujourd'hui dans un pays industrialisé est confronté à des dizaines de micropuces par jour. Elles sont présentes dans une multitude d’objets de la vie quotidienne tels que des téléphones, des lunettes, des appareils électroménagers... Nous subissons en fait ce que l'on peut appeler une véritable «invasion numérique», un phénomène qui va s’accentuer dans les prochaines années par l’introduction massive de nouveaux systèmes informatiques à la maison ou sur nos lieux de travail. La majorité de ces systèmes sont capables de communiquer à travers des réseaux d'information denses. Certains d'entre eux sont mobiles, intégrés ou non à des «matériaux intelligents» et d'autres peuvent fonctionner de manière adaptative et cohérente. Ils nécessitent tous de plus en plus de stockage d'informations, d’éléments de mémoire commutables et la réalisation de calculs en parallèle. Cette évolution technologique conduit à des changements fondamentaux dans les méthodes de fabrication des ordinateurs et dans les méthodes de programmation. Parmi les différentes méthodes de calculs alternatives conçues pour des systèmes massivement parallèles, un nouveau paradigme appelé « informatique amorphe » est apparu il y a près de vingt ans. Son concept fondamental est de disposer d'un grand nombre d'entités computationnelles, qui communiquent localement et se combinent pour accomplir une tâche globale spécifiée, de la même manière que dans un essaim, les abeilles coopèrent pour construire une ruche. Un système informatique amorphe est donc constitué d'éléments de calcul à interaction locale, asynchrones et localisés de manière irrégulière. Il a récemment été proposé qu'une dispersion de particules colloïdales reconfigurables, appelées "colloïdes numériques", soit un bon candidat pour réaliser un tel système informatique amorphe.

Dans ce contexte, le premier objectif du projet POESY est de synthétiser de grandes quantités de "colloïdes numériques" chiraux grâce à l'auto-assemblage de nanoparticules fluorescentes de différents types, et qui soient fonctionnalisées régiosélectivement avec des brins d'ADN complémentaires. La cinétique du processus d'assemblage sera particulièrement étudiée à l’aide d’une combinaison de techniques d’analyse à l’état de l’art. Le deuxième objectif très ambitieux de ce projet est de contrôler la commutation des colloïdes entre deux configurations différentes, ce qui est obligatoire pour pouvoir effectuer des calculs avec les "colloïdes numériques" synthétisés. Pour ce faire, un microscope optique capable d'imagerie en super-résolution 3D pour 4 couleurs différentes sera développé afin de lire les informations inscrites aux échelles nanométriques dans les colloïdes chiraux fluorescents.

Les colloïdes chiraux synthétisés dans le projet POESY devraient ainsi avoir la particularité de pouvoir stocker des quantités massives d'informations dans un milieu fluide facilement transportable (jusqu'à un téraoctet par millilitre). Cela pourrait constituer une alternative prometteuse aux systèmes de stockage existants. Une autre application pourrait concerner la lutte contre la contrefaçon qui est un fléau de plus en plus répandu et qui s'étend désormais aux biens de consommation courante. De nouvelles solutions pour faire face à cette menace émergente doivent ainsi être proposées. Dans ce contexte, une population parfaitement définie de "colloïdes numériques" pourrait être incorporée dans une grande variété de substances en tant que "code-barres" pour identifier de manière certaine l'origine d’un objet.