C’est une étrange course automobile, réunissant des équipes de différents pays, qui se prépare au laboratoire CEMES de Toulouse : des véhicules composés d’une centaine d’atomes vont en effet s’affronter lors de la NanoCar Race. Top départ pour Nanocar Race, la 1ère course internationale de molécules-voitures !
Pour la première fois, des nanocars s’affronteront lors d’une course internationale de molécules-voitures les 28 et 29 avril 2017 à Toulouse. Ces véhicules de quelques centaines d’atomes seront propulsés grâce à des impulsions électriques. Ces « NanoCars » ou molécule-voitures peuvent posséder de vraies roues, un vrai châssis… et avancer avec l’énergie d’une impulsion électrique ! Rien n’est visible à l’œil nu, un microscope unique situé à Toulouse permettra de suivre la course. Véritable exploit scientifique et aventure humaine internationale, cette course constituera un spectacle unique.
Durant les 36 h de la course, ils devront parcourir une piste en atomes d’or de 100 nanomètres de long au maximum. Ils s’opposeront sous les quatre pointes d’un microscope unique au monde situé au Centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales (CEMES) du CNRS à Toulouse. Cette course organisée par le CNRS est avant tout un défi scientifique et technologique qui sera retransmis en direct sur la chaîne YouTube Nanocar Race. Au-delà de la compétition, tout l’enjeu est de faire progresser la recherche dans l’observation et le contrôle des molécules-machines.
Plus qu’une compétition, la Nanocar Race est une expérience scientifique internationale, menée en temps réel, pour tester les performances de molécules-machines et des instruments scientifiques capables de les contrôler. Les années futures verront certainement nombres de ces machineries moléculaires activées une par une, ou de manière synchronisée, dans la fabrication des machines de notre quotidien : construction atome par atome de circuits électroniques, déconstruction atome par atome des déchets industriels et captation d’énergie… La Nanocar Race est ainsi une occasion unique pour les chercheurs de mettre en œuvre des techniques de pointe pour observer plusieurs de ces nano-machines en même temps et pour les manœuvrer de manière indépendante.
L’expérience a commencé en 2013, lors d’un travail de synthèse sur les recherches concernant les nano-machines pour une revue scientifique : l’idée d’une course automobile germe alors dans l’esprit de Christian Joachim, directeur de recherche CNRS (aujourd’hui directeur de la course) et de Gwénaël Rapenne, professeur de chimie à l’Université Toulouse III – Paul Sabatier. Trois ans plus tard, les nanocars sont opérationnelles et prêtes à s’affronter sur la surface d’or du circuit. Du choix de la piste, qui doit pouvoir supporter tous types de molécules-voitures, à l’adaptation du microscope à effet tunnel, les défis à relever ont été nombreux pour l’organisation de cette course. Les équipes ont également dû surmonter de multiples challenges (dépôt et visualisation des molécules sous le microscope) et remplir de nombreux critères (structure et mode de propulsion de la molécule), afin de pouvoir participer à cette course. Ainsi, des neuf équipes qui ont postulé jusqu’à fin mai 2016, six ont été sélectionnées et quatre s’aligneront sur la ligne de départ du microscope à quatre pointes, le 28 avril 2017 à Toulouse, pour 36 h de course.
Tous les défis auxquels répondront les chercheurs pendant cette course seront autant de nouveaux pas vers des domaines inédits de la chimie et de la physique. Chaque équipe repartira ainsi avec de nouvelles compétences, de nouvelles données et de nouveaux savoir-faire pour arriver un jour à développer, par exemple, la chimie en surface (qui permet la réalisation de synthèse chimique directement sur une surface propre) ou une nouvelle science des surfaces, dites membranaire, qui pourrait permettre de déposer une molécule-machine à la surface d’une cellule ou de contrôler le mouvement d’une seule molécule dans un liquide.
Le microscope du CEMES-CNRS est le seul au monde à permettre à quatre expérimentateurs distincts de travailler sur une même surface. Le développement de tels microscopes multi-pointe permettra de synchroniser un grand nombre de molécules-machines afin d’en démultiplier la puissance, pour le stockage ou la captation d’énergie à partir d’une surface métallique chaude par exemple. Il s’agit ici des premiers pas d’une véritable « atome-technologie ».
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Les règles de la course : – Le parcours : 20 nm + 1 virage à 45°+ 30 nm + 1 virage à 45°+ 20 nm, soit environ 100 nm
– 36 h de course au maximum
– Autorisation de changer sa nanocar en cas d’accident
– Interdiction de pousser sa nanocar
– Un secteur de la surface d’or par équipe
– 6 h maximum pour nettoyer sa piste avant le départ
– Pas de changement de pointe pendant 36 h
Suivre la course en direct le 28 avril à partir de 16h :
A Toulouse, un dispositif unique au monde a été mis en place pour réaliser cette course. Simple feuille d’or, la piste de course est placée à l’intérieur d’un microscope à effet tunnel unique en son genre au Centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales (CEMES) du CNRS à Toulouse.
Suivre la course sur ce site : (http://nanocar-race.cnrs.fr/) en LiveStream
Ou sur la chaîne Youtube du CNRS.
