C'est une course automobile internationale totalement inédite: fin avril, quatre "bolides" invisibles à l'oeil nu et constitués de quelques centaines d'atomes seulement vont concourir en France sur une piste 50.000 fois plus fine que l'épaisseur d'un trait de stylo à bille...
Organisée par le CNRS (Centre national de la recherche scientifique), la "Nanocar Race" se déroulera pendant 36 heures les 28 et 29 avril à Toulouse. Il sera possible de la suivre en direct sur YouTube.
"C'est une premiÚre mondiale!", s'exclame Christian Joachim, directeur de recherche CNRS, qui a eu l'idée de cette compétition de "molécules-voitures". Elles avancent avec l'énergie d'une impulsion électrique, fournie par un microscope qui utilise un phénomÚne relevant de la mécanique quantique, "l'effet tunnel".
Cette initiative n'est pas juste celle de savants passionnés qui s'amuseraient à jouer aux petites voitures. Les chercheurs s'attendent à ce que le déroulement de la course soit riche en enseignements.
"Le but c'est d'essayer de contrĂŽler le mouvement mĂ©canique d'une molĂ©cule de quelques nanomĂštres", dĂ©clare M. Joachim. Le jour oĂč on y parviendra, "on pourra crĂ©er des moteurs hyper miniaturisĂ©s qui pourront avoir toutes sortes d'applications", souligne-t-il.
Sur neuf concurrents inscrits, les organisateurs en ont pré-sélectionné six qui seront présents à Toulouse une dizaine de jours avant la course pour les derniers entraßnements, indique M. Joachim. Il y a bien sûr une équipe française mais aussi une allemande, une japonaise, une suisse, une américaine et une américano-autrichienne.
D'ici l'Ă©preuve, les organisateurs devront en Ă©liminer encore deux car la piste ne dispose que de quatre couloirs.
Tout va se dérouler à l'échelle du nanomÚtre - c'est-à -dire du milliardiÚme de mÚtre - dans les locaux du Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (Cemes).
- Une piste en or -
Les nanovoitures en lice mesurent "1 à 3 nanomÚtres tout compris", précise M. Joachim. Ces molécules organiques synthétisées par des chimistes peuvent comporter des moteurs, des chùssis, des roues, des pales, des pédales, selon les versions choisies par les équipes.
Depuis les années 1990 on sait manipuler une molécule en la "poussant" avec la pointe d'un microscope. Mais ce n'est pas la méthode choisie. Lors de la course, il s'agira de maßtriser un mode de propulsion dit "inélastique", sans toucher la molécule avec la pointe du microscope, grùce à de brÚves impulsions électriques qui feront avancer les nanovoitures "pas à pas".
Au Cemes, le microscope à effet tunnel possÚde quatre pointes, contrÎlables indépendamment. C'est ce qui va permettre de piloter simultanément quatre nanovoitures différentes.
Les bolides seront disposĂ©s sur une piste en or qui devra ĂȘtre ultrapropre, le moindre grain de poussiĂšre pouvant tout gĂącher. La surface choisie prĂ©sente naturellement des plissements trĂšs rĂ©guliers en forme de chevrons qui dĂ©limiteront les couloirs.
Les organisateurs ont prévu deux virages pour corser le parcours d'une longueur d'environ 100 nanomÚtres.
L'enceinte du microscope dans laquelle se déroule la course sera refroidie à - 269° C.
Les pilotes et co-pilotes agiront depuis une salle de contrÎle située deux étages au-dessus de la "salle des machines". Ils devront faire attention à ne pas briser les molécules en envoyant un trop grand nombre d'impulsions.
Si jamais il y a un accident, les équipes pourront utiliser une voiture-molécule de rechange s'ils ont pris le soin d'en disposer le long de la piste. La course sera aussi affaire de stratégie.
"Cet événement ouvre de nouveaux projets vers des applications dans de multiples domaines", déclare Claire-Marie Pradier, de l'Institut de chimie de Paris.
Cela pourrait permettre de réduire la taille des composants d?un circuit (transistor). Mais aussi de créer des nanorobots pour le transport et le relargage de molécules médicaments dans le corps humain ou pour la réparation de lésion sur une cellule, dit-elle.
Pour l'environnement, on pourrait imaginer d'utiliser ces machines moléculaires pour favoriser la déconstruction atome par atome de polluants. Mais "on en est encore loin", souligne-t-elle.
Par Pascale MOLLARD-CHENEBENOIT - © 2017 AFP