Credito:CNRS (Délégation Paris Michel-Ange)
Nanocars gareggerà per la prima volta in assoluto durante una gara internazionale di auto molecolari il 28-29 aprile, 2017 a Tolosa (sud-ovest della Francia). I veicoli, che consistono di poche centinaia di atomi, sarà alimentato da impulsi elettrici minuti durante le 36 ore di gara, in cui devono navigare in un ippodromo fatto di atomi d'oro, e misurando un massimo di 100 nanometri di lunghezza. Si squadrano sotto le quattro punte di un microscopio unico situato presso il Centre d'élaboration de matériaux et d'études strutturali (CEMES) del CNRS a Tolosa. La gara, organizzato dal CNRS, è prima di tutto una sfida scientifica e tecnologica, e sarà trasmessa in diretta sul canale YouTube Nanocar Race. Al di là della concorrenza, l'obiettivo principale è quello di far progredire la ricerca nell'osservazione e nel controllo delle molecole-macchine.
Più di una semplice competizione, la Nanocar Race è un esperimento scientifico internazionale che verrà condotto in tempo reale, con l'obiettivo di testare le prestazioni delle molecole-macchine e degli strumenti scientifici utilizzati per controllarle. Gli anni a venire vedranno probabilmente l'uso di tali macchinari molecolari, attivati individualmente o in modo sincronizzato, nella fabbricazione di macchine comuni:costruzione atomo per atomo di circuiti elettronici, decostruzione atomo per atomo di rifiuti industriali, cattura di energia... La Nanocar Race è quindi un'opportunità unica per i ricercatori di implementare tecniche all'avanguardia per l'osservazione simultanea e la manovra indipendente di tali nano-macchine.
L'esperimento è iniziato nel 2013 come parte di una panoramica della ricerca sulle nanomacchine per una rivista scientifica, quando l'idea di una gara automobilistica prese forma nelle menti del ricercatore senior del CNRS Christian Joachim (ora direttore della gara) e Gwénaël Rapenne, un professore di chimica all'Université Toulouse III - Paul Sabatier. Tre anni dopo, le nanocar sono operative e pronte ad affrontarsi sulla superficie dorata del circuito. Ci sono state numerose sfide nell'organizzare questa gara, dalla scelta dell'ippodromo, che deve ospitare tutti i tipi di auto-molecole, all'adattamento del microscopio a effetto tunnel. I team partecipanti hanno dovuto anche superare una serie di compiti difficili (depositare e visualizzare le molecole al microscopio), oltre a soddisfare numerosi criteri (la struttura delle molecole e la forma di propulsione) per partecipare a questa gara. Delle nove squadre che hanno presentato domanda prima della fine di maggio 2016, sei sono stati selezionati, e quattro prenderanno il loro posto alla linea di partenza del microscopio a 4 punte il 28 aprile, 2017 per la 36 ore di Tolosa.
Le sfide che i ricercatori dovranno affrontare in gara saranno tanti passi avanti in nuovi campi della chimica e della fisica. Nel processo, ogni squadra svilupperà nuove competenze, dati, e il know-how che un giorno contribuirà allo sviluppo della chimica di superficie (che consente la sintesi chimica direttamente su una particolare superficie), o nella nuova scienza delle superfici nota come scienza delle membrane, che permette di depositare una molecola-macchina sulla superficie di una cellula, o per controllare il movimento di una singola molecola in un liquido.
Il microscopio CEMES-CNRS è l'unico al mondo che consente a quattro diversi sperimentatori di lavorare sulla stessa superficie. Lo sviluppo di tali microscopi multipunta consentirà di sincronizzare un gran numero di molecole-macchine al fine di aumentare la capacità, ad esempio per immagazzinare energia o catturarla da una superficie metallica calda. Sta nascendo una vera "tecnologia atomica".
Le regole della gara:
