Des chercheurs du CNRS ont découvert le moyen de contrôler les mouvements d'une molécule individuelle. Pour cela, ils ont utilisé une pointe métallique, pour exciter divers endroits de la molécule (correspondant à divers états électroniques) avec une précision spatiale de l'ordre de 10 picomètres (un picomètre = 10-12 mètre), soit 100 fois moins que la taille de la molécule. Jusqu'à présent, le contrôle électronique n'était accessible que sur une grande quantité de molécules. Avec ce travail, publié dans la revue Science du 13 mai, les chercheurs sont désormais capables de contrôler une molécule unique et d'en faire une machine moléculaire, dont on peut sélectionner les actions en fonction des états électroniques excités. Ce type de nanomachine multitâche est appelé à jouer un rôle important dans l'électronique moléculaire de demain.
Aucun principe de la physique ou de la chimie ne s'oppose à la fabrication et au fonctionnement de machines ayant la taille d'une seule molécule, c'est à dire une dimension de l'ordre du nanomètre (soit un milliardième de mètre). Une telle miniaturisation fait rêver aux possibilités des nanomachines moléculaires : elles pourraient par exemple explorer une cellule vivante ou devenir de minuscules capteurs physiques. Les chimistes savent synthétiser des molécules machines extrêmement sophistiquées qui n'existent pas dans la nature. Mais jusqu'à présent, on ne savait pas contrôler leur fonctionnement avec précision.
C'est désormais chose faite : au Laboratoire de photophysique moléculaire du CNRS à Orsay, les chercheurs ont réussi à déclencher divers mouvements d'une même machine moléculaire, avec un microscope à effet tunnel. Cet appareil possède une pointe métallique que l'on peut positionner au dessus de l'échantillon avec une précision spatiale de l'ordre de 10 picomètres (un centième de nanomètre). Les chercheurs l'ont placée au dessus d'une molécule de biphényl, reposant sur une surface de silicium. Puis, en appliquant une tension entre cette pointe métallique et la surface, ils ont excité les états électroniques de la molécule localisés sous la pointe.
Ce principe de fonctionnement, l'excitation des états électroniques localisés à l'intérieur de la molécule en utilisant la précision spatiale picométrique de la pointe d'un microscope à effet tunnel, est fondamentalement nouveau. Il peut s'appliquer à d'autres types de nanomachines, telles les picosources de photons, en projet au Laboratoire de photophysique moléculaire d'Orsay : il s'agit de nanocristaux émetteurs de photons, dont l'émission serait commandée à l'aide de nanofils conducteurs. De même, les nanocalculateurs (une molécule reliée à plusieurs nanofils), en projet au Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales du CNRS à Toulouse, pourraient exécuter divers calculs logiques.
