Prix Nobel de chimie 2016 - Quand les molécules deviennent des machines!

Prix Nobel de chimie 2016 - Quand les molécules deviennent des machines!

Un minuscule ascenseur, une nanovoiture, un « muscle » de la taille d’une molécule… Ce n’est plus de la science-fiction. Cette année, le Prix Nobel de chimie, la plus haute récompense scientifique qui existe sur Terre, a été attribué à trois chercheurs qui ont mis au point des machines composées de quelques atomes à peine! Des machines qui fonctionnent et dont les mouvements peuvent être contrôlés quand on leur fournit de l’énergie.

Une révolution! L’exploit est impressionnant. Parce que cette révolution est notamment nanométrique. Ces machines ont en effet une taille minuscule: quelques nanomètres à peine. Un nanomètre? C’est un milliardième de mètre. Ces machines nanos sont donc vraiment très, très petites. Surtout si on les compare à un cheveu, dont le diamètre est d’environ…40.000 nanomètres.

Voici l’image d’un ascenseur moléculaire :

Et l’image d’un moteur moléculaire :

Des moteurs très lents qui ont soudain accéléré

Les trois lauréats du Prix Nobel ont chacun apporté une pièce utile à la construction de ces machines moléculaires. (Voir la version « expert » ci-dessous). Les avancées les plus récentes sont dues au chimiste hollandais Ben Feringa. Ce « mécanicien » d’un genre nouveau construit de minuscules voitures, mais aussi des systèmes intelligents capables de s’activer à la demande.

Voici l’image d’une nano-voiture:

Il a fabriqué des moteurs rotatifs composés de quelques groupes d’atomes, des interrupteurs moléculaires qui sont actionnés par la lumière, des systèmes capables de transporter diverses molécules utiles, dans une direction bien précise.

« Nos premiers moteurs étaient plutôt lents », se rappelle le chercheur. « Ils effectuaient une rotation par heure. Mais mes étudiants ont bien travaillé, sourit-il. Aujourd’hui, nous avons des systèmes capables de tourner 10 millions de fois sur eux-mêmes par seconde ».
L’année dernière, Ben Feringa avait déjà été mis à l’honneur en Belgique. Il avait reçu des mains de la Reine Mathilde le Prix Solvay pour la « Chimie du Futur ».

Regarde cette vidéo qui explique les 3 prix Nobel de cette année, dont celui de chimie à 6:48:

 

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La saga des machines moléculaires en trois étapes

Les trois lauréats du Prix Nobel de chimie 2016 ont chacun apporté leur pierre à l’édifice des « machines moléculaires ».

Jean-Pierre Sauvage, un chimiste français, a été le premier à mettre au point des nanomachines. En 1983, il a réussi à lier deux molécules en forme d’anneau pour former une chaîne, appelée « catenane ».

Normalement, les molécules sont jointes par des liaisons covalentes fortes dans lesquels les atomes partagent des électrons. Dans la chaine de Jean-Pierre Sauvage, cette liaison est une liaison mécanique plus libre. Ce qui est utile pour la mise au point d’une machine moléculaire où certaines pièces doivent se déplacer par rapport à d’autres.

Dix ans plus tard, le Britannique Fraser Stoddart a mis au point un « rotaxane ». Il a enfilé une bague moléculaire sur un axe moléculaire mince et a démontré que la bague était en mesure de se déplacer le long de l’axe. C’est le fameux « ascenseur moléculaire ».

Les drôles de voitures de Ben Feringa

Enfin, juste avant l’an 2000,  le Hollandais Ben Feringa a été le premier à mettre au point un « moteur moléculaire ».

« Le moteur moléculaire se trouve aujourd’hui au même stade que ce qu’était le moteur électrique dans les années 1830 », indique la Fondation Nobel, qui décerne ces fameux prix. « À l’époque, lorsque les scientifiques exposaient des manivelles et des roues, ils ne savaient que cela cela allait mener aux trains électriques, au lave-linge, aux ventilateurs et aux mixeurs. »

Ben Feringa entrevoit déjà ce que ses moteurs moléculaires pourraient un jour remplir comme missions: mettre au point de nouveaux matériaux, développer de nouveaux systèmes de stockage d’énergie, fabriquer des médicaments qui ne deviennent actifs qu’à l’endroit précis où on a besoin d’eux.

Une sorte de sous-marin moléculaire chargé d’antibiotiques pourrait par exemple relâcher son médicament à proximité immédiate de la bactérie à éliminer…

Dans le cas de la lutte contre le cancer, ses robots nanomoléculaires pourraient également amener la chimiothérapie près de la tumeur et n’activer le médicament qu’à ce moment-là. Le bénéfice de cette technologie est clair. Elle permet une meilleure efficacité du médicament et limite les effets secondaires inconfortables de la chimio pour les patients.

De la science-fiction? Les Prix Nobel sont attribués à des chercheurs qui font réellement avancer la Science. Pas à des « rigolos »!

Vidéo voiture moléculaire:

Et si tu veux obtenir plus d'infos sur les prix Nobel et encore plus de photos, va voir le site des Prix Nobels.

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