För första gången, en samling av tusentals nanomaskiner som kan producera en samordnad sammandragningsrörelse som sträcker sig upp till cirka tio mikrometer, som rörelser av muskelfibrer, har syntetiserats av ett CNRS -team från Institut Charles Sadron. Detta innovativa arbete, under ledning av Nicolas Giuseppone, professor vid Université de Strasbourg, och involverar forskare från Laboratoire de Matière et Systèmes Complexes (CNRS/Université Paris Diderot), ger en experimentell validering av ett biomimetiskt tillvägagångssätt som har konceptualiserats under några år inom nanovetenskap.
Denna upptäckt öppnar perspektiv för en mängd applikationer inom robotik, inom nanoteknik för lagring av information, inom det medicinska området för syntes av konstgjorda muskler eller för design av andra material som innehåller nanomaskiner (utrustade med nya mekaniska egenskaper). Detta arbete har publicerats i onlineversionen av tidskriften Angewandte Chemie International Edition .
Nature tillverkar många maskiner som kallas "molekylära". Mycket komplexa sammansättningar av proteiner, de är involverade i väsentliga funktioner hos levande varelser såsom transport av joner, syntesen av ATP ("energimolekylen"), och celldelning. Våra muskler styrs således av den samordnade rörelsen mellan dessa tusentals protein-nanomaskiner, som endast fungerar individuellt över avstånd av storleken på en nanometer. Dock, när de kombineras i tusentals, sådana nanomaskiner förstärker denna teleskoprörelse tills de når vår skala och gör det på ett perfekt samordnat sätt. Även om syntetiska kemister har gjort bländande framsteg under de senaste åren när det gäller tillverkning av konstgjorda nanomaskiner (vars mekaniska egenskaper är av ökande intresse för forskning och industri), samordningen av flera av dessa maskiner i rymden och i tid hittills förblev ett olöst problem.
Inte längre:för första gången, Giuseppones team har lyckats syntetisera långa polymerkedjor med via supramolekylära bindningar (1), tusentals nanomaskiner som var och en kan producera linjär teleskopisk rörelse på cirka en nanometer. Under påverkan av pH, deras samtidiga rörelser gör att hela polymerkedjan kan dra ihop sig eller sträcka sig över cirka 10 mikrometer, därigenom förstärker rörelsen med en faktor 10, 000, enligt samma principer som de som används av muskelvävnader. Exakta mätningar av denna experimentella bedrift har utförts i samarbete med teamet som leds av Eric Buhler, en fysiker specialiserad på strålningsspridning vid Laboratoire Matière et Systèmes Complexes (CNRS/Université Paris Diderot).
Dessa resultat, erhålls med ett biomimetiskt tillvägagångssätt, kan leda till många applikationer för design av konstgjorda muskler, mikrorobotar eller utveckling av nya material som innehåller nanomaskiner utrustade med nya mekaniska egenskaper i flera skalor.
