Un nouveau mode de propulsion pour micro et nano-objets métalliques a été mis au point par des chercheurs de l’Institut des sciences moléculaires (CNRS/ENSCBP/Universités Bordeaux 1 et 4). Ce procédé s’appuie sur le concept original de l’électrochimie bipolaire : sous l’effet d’un champ électrique, une des extrémités d’un objet métallique croît tandis que l’autre extrémité se dissout. Grâce à cette auto-régénération permanente, des objets se déplacent à des vitesses de l’ordre d’une centaine de micromètres par seconde. Publiés dans le Journal of the American Chemical Society, ces travaux permettent d’envisager des applications dans les domaines allant de la nano-médecine à la micromécanique.
Plusieurs approches sont actuellement explorées pour appliquer à des nano ou des micro-objets des mouvements directionnels contrôlés. Les scientifiques étudient notamment l’utilisation de molécules dites « carburants » qui, suite à leur décomposition, peuvent propulser un objet dissymétrique. Autres pistes de travail : reproduire les systèmes naturels en imitant le déplacement de bactéries ou la rotation de systèmes biologiques bien connus comme l’ATP synthase.
Pour la première fois, deux chercheurs de l’Institut des sciences moléculaires de Bordeaux (CNRS/ENSCBP/Universités Bordeaux 1 et 4) montrent qu’il est possible de générer un tel mouvement via une approche originale appelée « électrochimie bipolaire ». Ces chimistes soumettent à un champ électrique des objets métalliques qui présentent alors une différence de charge aux extrémités : l’une un excès et l’autre un déficit. Cette polarisation est suffisamment importante pour que des réactions chimiques opposées d’oxydoréduction se produisent à chaque extrémité. Ainsi, d’un côté l’objet va s’oxyder et se détruire. De l’autre côté, en procédant à la réduction d’un sel métallique présent dans la solution, un dépôt de métal va se former, conduisant à la croissance de l’objet. In fine, ce procédé conduit à un auto-renouvellement de l’objet tout en induisant son déplacement. Le mouvement généré de cette façon est dirigé vers l’une des deux électrodes et la vitesse peut être contrôlée par la différence de potentiel appliquée entre les deux électrodes.
L’avantage de cette méthode est qu’aucun combustible classique n’est nécessaire pour provoquer ce mouvement. De plus, on peut envisager d’adapter ce micromoteur pour pousser d’autres objets dans une direction prédéfinie et de les faire complètement disparaître une fois qu’ils ont effectué leur tâche. Ce procédé original ouvre des perspectives dans des domaines d’application variés allant de la micromécanique à la nano-médecine.
Schéma de principe de l'auto-régénération bipolaire. © Kuhn/ISM
Exemple de propulsion d'une dendrite de zinc. © Kuhn/ISM
Références :
Propulsion of Microobjects by Dynamic Bipolar Self-Regeneration, Gabriel Loget and Alexander Kuhn, Journal of the American Chemical Society, 2010, in press, DOI : 10.1021/ja107644x
Source: communiqué de presse du CNRS
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