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Posté par Michel le Mercredi 03/10/2007 à 00:00
Le clip moléculaire: un nouveau « nano jeu de construction »
Des chercheurs du CNRS et du CEA ont mis au point une méthode pour guider l'assemblage de molécules sur une surface, à l'aide de « clips moléculaires ». Comme dans un jeu de construction, les clips vont constituer des outils importants pour la réalisation de nano-composants sur mesure.


Clips moléculaires
Voir la légende détaillée en fin d’article

Les développements des nanotechnologies permettent d'élaborer des objets fonctionnels (composants, capteurs…) à partir de l'assemblage d'éléments à l'échelle nanométrique (atomes, molécules, nanotubes, biomolécules…). Pour cela, les chercheurs s'appuient sur les possibilités infinies qu'a la matière de s'organiser spontanément, en fonction des symétries du système. Ils utilisent un substrat cristallin (une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) d'or ou de graphite) dont le réseau va imposer un ordre aux objets déposés. On peut ensuite jouer sur les interactions entre ces objets.

C'est en suivant cette démarche que des chercheurs du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et du CEA viennent de mettre au point (Graphie) une méthode qui permet de prévoir et de maîtriser l'assemblage de molécules sur une surface de graphite, en jouant sur le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) et la position de « clips moléculaires ». « Nos clips sont constitués de chaînes carbonées et de cycles aromatiques, explique André-Jean Attias, du laboratoire Chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou...) des polymères (CNRS/Université Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin...) 6). Notre idée est issue de l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...) des structures auto-assemblées de chaînes d'alcanes (hydrocarbures saturés) particulièrement denses et stables sur le graphite du fait de la concordance entre le réseau du graphite et les distances atomiques dans les alcanes, et des fortes interactions entre les molécules alignées. »

Le clip ainsi conçu peut être attaché à d'autres entités chimiques pour former la molécule à déposer. Les molécules s'assemblent alors selon une géométrie ajustable en fonction de la structure de la molécule construite, en une couche de molécules « clipées » les unes aux autres sur la surface. En particulier, pour une même molécule, le nombre et la position des clips déterminent l'arrangement (La notion d'arrangement est utilisée en probabilités, et notamment pour les dénombrements en analyse combinatoire.) moléculaire réalisé en surface. « C'est comme dans un jeu de construction, poursuit André-Jean Attias. Notre méthode permet de guider l'auto-assemblage de molécules spécifiques sur le graphite. C'est un pas important vers la réalisation de nano-composants sur mesure. »

Les possibilités du jeu de construction élaboré sur ce concept sont vastes: «Nous avons validé cette approche sur 10 molécules « clipables » différentes. Il devient possible d'attacher les clips à des entités possédant une activité optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) ou électronique, voire biologique, en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de l'obtention de nano-composants spécifiques pour des applications en nano-photonique, en nanoélectronique moléculaire ou même en nano-biologie, souligne Fabrice Charra, du Service de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) et de chimie des surfaces et des interfaces du CEA. En électronique moléculaire, des nanotubes de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) pourraient être recouverts de molécules choisies pour leurs propriétés conférant aux nanotubes de nouvelles fonctionnalités. »

Parmi les différents assemblages réalisés, certains présentent même la capacité de réagir à leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec...), tirant profit du caractère dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) associé aux liaisons non-covalentes: en présence de certaines molécules chimiques particulières, ils peuvent capturer ces molécules en se réorganisant autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5...) d'elles (voir l’illustration).

Légende de l’illustration:
Des molécules contenant un, deux ou trois clips (schématisés par deux traits) forment des dimères (à gauche) ou des réseaux à deux dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa...) (au centre et à droite) qui s'assemblent spontanément sur une surface, selon une géométrie ajustable en fonction des molécules considérées. Ces assemblages peuvent ensuite être soumis à d'autres manipulations, comme la réorganisation contrôlée (cyclisation) d'une chaîne autour d'une molécule hexagonale (au centre, en vert).


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Source: CNRS
Illustration: © A.J. Attias. CNRS 2007