NanoCar-Race : tout savoir sur la course de machines moléculaires

Oubliez les courses de drones ou celles mêlant des voitures autonomes ! Il y a encore plus surprenant à découvrir : une compétition impliquant des machines moléculaires va avoir lieu sous l’égide du centre national de la recherche scientifique (CNRS), sur une piste absolument minuscule, d’une longueur nanométrique (un nanomètre vaut à un millionième de millimètre).

La course

C’est en 2013 que l’idée d’une course automobile moléculaire germe 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, lors d’un travail de synthèse sur les recherches concernant les nano-machines pour une revue scientifique, explique le CNRS.

Mais avant de pouvoir aligner les véhicules moléculaires sur la ligne de départ, il a fallu résoudre tout un tas de problèmes : choix d’une piste capable de supporter toutes sortes d’engins nanométriques, mise en place d’un dispositif pour pouvoir suivre la course et contrôler les nano-voitures, valider au microscope chaque molécule destinée à participer à la course… un travail de longue haleine, qui a pris trois ans.

Représentation à plus grande échelle des engins moléculaires.

À l’échelle du nanomètre, impossible évidemment de voir quoi que ce soit à l’œil nu. Il faut donc recourir à un équipement « unique au monde » : le microscope STM. Il équivaut, selon le CNRS, à quatre microscopes à effet tunnel. C’est indispensable pour « cartographier simultanément et indépendamment 4 portions de piste en temps réel grâce à 4 pointes de tungstène », explique l’organisation.

Les participants

Six équipes sont en lice. Elles viennent de France, de Suisse, d’Allemagne, du Japon, des USA. La sixième est une coopération entre des chercheurs officiant en Autriche et aux États-Unis. Vous pouvez retrouver sur le site du CNRS une page dédiée pour chaque challenger, où vous découvrirez qui fait quoi, la nano-voiture, le laboratoire qui en est à l’origine ou encore les spécifications techniques du véhicule.

Pour l’équipe française par exemple, quatre personnes sont impliquées dans Green Buggy, le petit nom du véhicule atomique hexagonal. Il y a Gwénaël Rapenne (chef d’équipe et designer), Claire Kammerer (directrice technique), Corentin Durand (pilote) et Sébastien Gauthier (copilote). Les chimistes pourront consulter sa formule chimique ainsi que des précisions sur la façon dont la molécule a été synthétisée.

La molécule qui défendra les couleurs de la France.

« Chacune des roues de la Green Buggy est équipée d’un groupe chimique capable de pivoter facilement autour d’un axe, complété d’un cliquet moléculaire. Le courant tunnel qui traverse ce groupe moléculaire devrait déclencher la rotation d’une roue et ainsi faire avancer Green Buggy à la vitesse minimum de 0,3 nanomètres grâce à une tension électrique », précise le CNRS..

Assister à l’évènement

La compétition aura lieu à Toulouse, au centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales (CEMES). Ceux et celles qui le souhaitent (et qui le peuvent) ont la possibilité de se rendre directement sur le site toulousain du CNRS pour rencontrer les équipes et observer l’ambiance générale mais il sera impossible d’entrer dans la salle où se trouve toute l’installation pour « ne pas perturber la course ».

Une diffusion en direct sur le site officiel, YouTube et Facebook.

Vous ne vivez pas dans les environs de la ville rose ? Pas de panique ! Vous avez trois alternatives qui s’offrent à vous : en vous rendant sur le site de la NanoCar-Race pour avoir accès à une diffusion en direct. Il y aura aussi une retransmission sur une chaîne YouTube du CNRS ainsi que sur une page Facebook. Des informations devraient aussi être relayées sur les réseaux, comme Twitter.

La date de la course

Intéressé par cette course d’un autre genre ? Le CNRS vous donne rendez-vous le 28 avril 2017 à 10h45. Le top départ est prévu un quart d’heure plus tard, à 11h. Notez que la course durera au maximum 38 heures ; si vous ratez le début, vous aurez la possibilité de rejoindre l’événement en cours de route quelques heures plus tard ou même le lendemain si les nano-voitures se trainent.

Des précisions techniques

Se pose alors la question de la propulsion de ces véhicules composés d’à peine quelques centaines d’atomes. Hé bien, c’est avec des impulsions électriques que ces nano-voitures avanceront pendant les 36 heures maximum que durera la course. Et uniquement par des impulsions électriques. Il est interdit par exemple de pousser sa voiture moléculaire. Par contre, il est autorisé de la remplacer en cas d’accident.

La compétition se déroulera sur un circuit recouvert d’or, avec un secteur par équipe. Le parcours que chaque véhicule sera long d’environ 100 nanomètres : il faudra parcourir d’abord une ligne droite de 20 nanomètres puis effectuer un virage à 45 degrés, avant de continuer droit devant sur 30 nanomètres, tourner encore une fois à 45 degrés, et finir avec un dernier trajet de 20 nanomètres.

Un intérêt scientifique

Derrière la prouesse technique et le côté spectaculaire de la course, des bénéfices sur le plan scientifique sont attendus. Le CNRS cite par exemple le développement d’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 »

« 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 », explique le CNRS dans son communiqué. On n’est pas là (que) pour s’amuser.

Tous les défis surmontés pendant cette course seront autant de nouveaux pas vers des domaines inédits de la chimie et de la physique