Le moteur moléculaire à lumière

Résumé du document

Aujourd'hui, de nombreuses industries s'intéressent à la physique du microscopique, c'est à dire à la physique de l'atome. Les chercheurs en médecine souhaitent pouvoir envoyer de minuscules engins dans le corps humain pour le soigner, les électroniciens rêvent de composants microscopiques qui s'auto-fabriqueraient et s'auto-répareraient. De ces projets qui semblent issus de la science-fiction est née une discipline : la nanotechnologie. Deux découvertes récentes permettent de croire à l'aboutissement de ceux-ci

Extraits

[...] III Les autres micromoteurs Les deux moteurs précédemment étudiés avaient pour particularités de tirer directement l'énergie nécessaire à leur fonctionnement d'une source de lumière (ce qui présente l'intérêt de minimiser les pertes). D'autres micromoteurs ont été développés et fonctionnent grâce à d'autres énergies. Certains sont alimentés de la même manière que les micromoteurs qui existent dans les cellules des êtres vivants (contraction musculaire, C'est le cas du projet mené par Carlo Montemagno dans lequel l'adénosine triphosphate est la source d'énergie. Le moteur du Dr. T. Ross Kelly de Boston fonctionne avec une version simplifiée de l'adénosine triphosphate : le carbonyle dichloride. Ce moteur met plusieurs heures à faire un tour. [...]

[...] Deux découvertes récentes permettent de croire à l'aboutissement de ceux-ci. En effet, il a été prouvé que des molécules pouvaient être utilisées comme de véritables micro-moteurs. Dans ces deux cas, c'est la lumière qui apporte directement, c'est à dire sans transformation, l'énergie nécessaire au fonctionnement de ces moteurs. Elle a en effet un potentiel énergétique beaucoup plus élevé que les sources fossiles (pétrole, charbon la preuve la plus visible de cela étant la vitesse à laquelle elle se déplace. A l'heure actuelle, plusieurs équipes travaillent sur ces projets et l'une d'entre elles a même réalisé un piston moléculaire au mois d'avril dernier. [...]

[...] II Moteur moléculaire du Pr. Ben Feringa - Université de Groningen - Pays- Bas En septembre 1999, l'équipe du Pr. Ben Feringa présente un moteur alimenté directement par la lumière. Ce moteur a été développé conjointement avec les chercheurs de Tohoku au Japon. Il est constitué d'une molécule de 58 atomes et c'est sa structure qui permet de lui appliquer une rotation. C'est la lumière ultraviolette qui est utilisée pour activer le moteur. La molécule utilisée La composition exacte de la molécule importe peu dans le fonctionnement du moteur. [...]

[...] Il décida donc de travailler sur des cristaux liquides et d'améliorer le système de Beth. Il parvint à ce montage : Les molécules utilisées Les molécules choisies sont des molécules organiques d'une longueur de quelques centaines d'Angstrom, de cristaux liquides nématiques ( NLC en anglais ) à base de cyanobiphenyl. Leurs propriétés sont connues et elles sont disponibles dans le commerce sous le nom d'E7 chez Merck-France. Elles sont utilisées pour la réalisation d'écrans à cristaux liquides. Ces molécules sont de forme allongée et peuvent être comparées à un cigare. [...]

[...] Principe élémentaire du moteur Les molécules NLC employées sont polarisées. Lorsqu'on applique un champ électrique au milieu dans lequel sont contenues ces molécules, ces dernières s'orientent dans la direction de celui-ci. Le schéma ci-dessous permet de visualiser cela : Sous l'action du champ électrique, la molécule va s'aligner selon l'axe y'- y. Pour obtenir ce champ électrique, l'équipe de Tigran Galstian a choisi de soumettre la molécule NLC à un faisceau lumineux dont le champ électrique associé est transversal à la direction de propagation du faisceau (polarisation rectiligne) : Le faisceau lumineux appliqué au système se propage donc selon l'axe z'-z. [...]