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Ce vendredi 28 avril aura lieu la première NanoCar Race, une course de molécules-machines. Cette compétition scientifique pourrait ouvrir la voie à de nouvelles générations de nano-machines contrôlées à distance et de circuits électroniques construits atome par atome.

La 1ère course internationale de molécules-voitures aura lieu ce vendredi à Toulouse et durera 36 heures. Cette course organisée par le CNRS est avant tout un défi scientifique et technologique qui sera retransmis en direct sur la chaîne YouTube Nanocar Race.

Course de lenteur

Si vous avez en tête de mini engins supersoniques, autant vous dire que vous êtes dans l’erreur. Durant les 36 h de la course, les nano-machines devront parcourir une piste en atomes d’or de 100 nanomètres de long au maximum. 100 nanomètres en 36 heures, on est loin des formules 1. Mais si le défi n’est pas la vitesse, l’épreuve n’en reste pas moins une course. Quatre équipes internationales vont s’affronter sur le plus petit circuit du monde. Et tout y est comme chez les grands : les voitures seront dirigées par des pilotes, qui se sont entraînés depuis plusieurs années, il y aura un « arbitre » et même des sponsors. La voiture française est sponsorisée par Peugeot, l’allemande par Volkswagen et la japonaise par Toyota.

Mais d’ailleurs, c’est quoi une nanocar ? « C’est une molécule que l’on a équipé d’un châssis et de roues, indique à Nom de Zeus Christian Joachim, directeur de recherche au CNRS et instigateur de la course. Elles ne mesurent que quelques nanomètres et sont capables d’avancer sur le circuit électronique par impulsions ».

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Les concurrents, quatre d’entre elles participeront à la phase finale. En haut à gauche, la voiture française. Cocorico. © CEMES-CNRS/Rice University/Technical University Dresden/Mana-NIMS/University of Basel/Ohio University

Et comme dans toutes les courses, il y a des règles (voir plus bas). Les voitures ne devront se déplacer que par impulsions électriques. Toute aide « mécanique » est strictement interdite. En revanche, remplacer un véhicule défectueux est possible. Et à la veille de la course, Christian Joachim est un peu tendu. « On s’est entraînés, comme tous les pilotes, pendant deux ans. Maintenant il faut que chacun puisse refaire sur le circuit ce qu’il a fait dans son coin. Et en même temps ». Une prouesse rendue possible par l’autre star de la course : la machine-circuit.

La star, c’est la machine

Les voitures s’affronteront sous les quatre pointes d’un microscope unique au monde situé au Centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales (CEMES) du CNRS à Toulouse. Au-delà de la compétition, tout l’enjeu est de faire progresser la recherche dans l’observation et le contrôle des molécules-machines. Christian Joachim explique à Nom de Zeus que « derrière la course, il y a surtout un instrument : le microscope à effet tunnel. Il n’y en a que deux dans le monde. Un en Pologne et un ici [à Toulouse, NDLR]. La nouveauté, c’est la simultanéité. On va se servir des quatre pointes en même temps, et construire atome par atome le circuit électronique ».

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Microscope à effet tunnel. Dessin de Jean-Yves Duhoo.

Plus qu’une compétition, la Nanocar Race est une expérience scientifique internationale. Une « aventure commune », indique Christian Joachim, menée en temps réel, pour tester les performances de molécules-machines et des instruments scientifiques capables de les contrôler. Un exploit qui pourrait marquer, comme l’annonce le CNRS, « le début d’une véritable atome-technologie ». Au point que cela puisse un jour changer notre quotidien ? « C’est avant tout une avancée scientifique, indique Christian Joachim. Et comme toutes les expériences scientifiques, il ne faut pas en attendre d’utilisation concrète pour tout de suite. Pour l’instant, cette course va surtout passionner les chimistes, les physiciens des surfaces, les technologues, etc. »

Toutefois « on peut parfaitement imaginer que l’on développera des nano-moteurs, des nano-interrupteurs, etc, précise-t-il. Mais après, ça ne nous appartiendra plus. Si des industriels veulent se saisir de nos recherches, tant mieux ! » Les années futures verront certainement nombres de ces machineries moléculaires activées une par une, ou de manière synchronisée, dans la fabrication des machines de notre quotidien : construction atome par atome de circuits électroniques ou de puces, déconstruction atome par atome des déchets industriels et captation d’énergie… La Nanocar Race est ainsi une occasion unique pour les chercheurs de mettre en œuvre des techniques de pointe pour observer plusieurs de ces nano-machines en même temps et pour les manœuvrer de manière indépendante.

“Pour illustrer l’ordre de précision et l’échelle, imaginez que vous renversiez la tour Eiffel et qu’avec son antenne, vous arriviez à pousser un petit grain de sel”. Christian Joachim au Journal du CNRS.

Et les observateurs vont scruter aussi bien les voitures et les participants que le microscope. « Cette machine est unique, elle a été construite uniquement pour la course. Si cette dernière se déroule bien, les constructeurs vont peut-être décider de pousser un peu plus loin, et créer une machine à 10 pointes, puis plus, etc. On rentre dans un champ totalement nouveau, qui n’existait absolument pas il y a 3 ans »

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Déplacement d’une nanocar. © CEMES-CNRS


Les règles de la course :

  • Le parcours : 20 nm + 1 virage à 45°+ 30 nm + 1 virage à 45°+ 20 nm, soit environ 100 nm
  • 36 h de course au maximum
  • Autorisation de changer sa nanocar en cas d’accident
  • Interdiction de pousser sa nanocar
  • Un secteur de la surface d’or par équipe
  • 6 h maximum pour nettoyer sa piste avant le départ
  • Pas de changement de pointe pendant 36 h

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Category: Robotique
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