Des chercheurs construisent un moteur rotatif piloté par le flux à l'échelle nanométrique capable de générer un travail mécanique

Les moteurs rotatifs entraînés par un certain débit sont utilisés depuis longtemps dans les moulins à vent et les roues hydrauliques. Un mécanisme similaire est également observé dans les cellules biologiques où la synthase FoF1-ATP produit le carburant nécessaire au fonctionnement des cellules. En s'inspirant de cela, des chercheurs de l'Université de technologie de Delft ont développé le plus petit moteur à flux d'ADN jamais conçu qui utilise des gradients électriques ou salins pour générer de l'énergie mécanique. Pour la construction du moteur, l'équipe a utilisé une technique appelée DNA origami qui utilise des interactions spécifiques entre des paires d'ADN complémentaires pour construire des nano-objets 2D et 3D.

Les rotors tirent de l'énergie de l'eau qui est induite en appliquant une tension ou en ayant différentes concentrations de sel de chaque côté de la membrane. À partir des observations faites, les chercheurs ont exploré davantage et utilisé les connaissances pour construire des turbines à l'échelle nanométrique.

"Notre moteur piloté par le flux est fabriqué à partir d'ADN. Cette structure est ancrée sur un nanopore, une minuscule ouverture, dans une fine membrane. Le faisceau d'ADN de seulement 7 nanomètres d'épaisseur s'auto-organise sous un champ électrique dans une configuration semblable à un rotor, qui est ensuite mis dans un mouvement de rotation soutenu de plus de 10 tours par seconde », expliqué Dr Xin Shi, postdoctorant au département de Bionanoscience à TU Delft. Le Dr Shi est également le premier auteur de la étude publié dans Physique de la nature.

Selon l'équipe, c'est la première fois qu'un rotor actif piloté par le flux est développé à l'échelle nanométrique. Les chercheurs ont été perplexes lorsqu'ils ont observé pour la première fois le phénomène où les bâtonnets d'ADN s'organisent. Le Dr Shi a ajouté que bien qu'il y ait beaucoup d'informations disponibles sur les moteurs rotatifs, on en sait très peu sur leur version à l'échelle nanométrique.

Ils ont également mené une expérience et démontré la capacité de la turbine à supporter une charge. L'équipe estime que le développement a ouvert de nouvelles voies dans l'ingénierie des robots actifs.


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