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Le titulaire actuel du record mondial pour le "plus petit moteur du monde" comprend plusieurs molécules, mais il ne mesure que 200 nanomètres de diamètre; c’est assez petit, en considérant que la largeur moyenne d’un cheveu humain est d’environ 60 000 nanomètres de large. Mais désormais, une équipe d’ingénieurs chimistes de l’Université Tufts, ont développé un moteur électrique, un moteur à l’échelle nanométrique sur une seule molécule. Ah et j’allais oublier, il fait 1 nanomètre !

Le schéma d’entête vous aidera à visualiser comment il fonctionne. Le moteur a été fixé à une dalle de cuivre (orange sur le schéma) par un atome de soufre (marqué en jaune). Liés à l’atome de soufre sont les atomes de carbone et d’hydrogène (marqué en gris et blanc, respectivement) qui s’étendent dans des directions opposées à l’atome de soufre comme une paire de bras dépareillés. Le nom moléculaire, pour ce minuscule moteur, est butyle méthyl sulfure.

Les scientifiques, dirigés par le chimiste E. Charles Sykes H. de l’université Tufts, ont ensuite utilisé un microscope à effet tunnel (qui utilise des électrons au lieu de la lumière pour faire ressortir les objets à un niveau atomique, vous pouvez voir la pointe conique du microscope sur l’image d’entête) pour alimenter le moteur avec une source d’énergie sous la forme d’électrons, quand le courant passe par le sulfate de méthyle butyle pour rejoindre la plaque de cuivre, le moteur convertit l’énergie électrique en énergie de rotation, faisant ainsi tourner bras de carbone et d’hydrogène autour de leur attache de soufre et de cuivre.

Image ci-dessous : à l’intérieur du microscope à effet tunnel
dans le Laboratoire de Sykes.

intèrioeur-microscope-petit_moteurSelon l’article des chercheurs, qui apparaît dans le dernier numéro de Nature Nanotechnology, la conception actuelle de la molécule exige qu’elle soit effectuée à une température ridiculement froide (à environ -268 °C) pour que les scientifiques contrôlent, suivre et analyser son mouvement. Mais selon Sykes, leur nouveau moteur représente un grand pas dans le domaine des moteurs à l’échelle nanométrique, pouvant être utile de la médecine aux communications de haute technologie :

Dès que nous aurons une meilleure idée sur les températures nécessaires pour faire fonctionner ces moteurs, ils pourraient avoir une vraie application dans le monde réel, dans certains instruments de détection et des dispositifs médicaux qui impliquent des tuyaux minuscules. La friction du fluide contre les parois du tuyau augmentent à ces si petites échelles et couvrir les parois avec des moteurs, pourrait aider les fluides à s’écouler… Coupler les mouvements moléculaires avec des signaux électriques pourrait également créer des engrenages miniatures dans des circuits électriques, à l’échelle du nanomètre.

Le détail de leurs travaux publié sur nature nanotechnology : Experimental demonstration of a single-molecule electric motor.

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