Machines moléculaires / Molecular machines

A molecular machine is an assembly of molecular components able to move and to perform a kind of "work", by receiving an input of energy. Molecular machines are expected to induce one of the great upcoming technical revolutions, with numerous applications in the areas of medicine, environment protection, natural resources, energy and industry. In 2016, the Nobel Prize in chemistry was awarded to Jean-Pierre Sauvage, in France, Sir James Fraser Stoddart, in Scotland and Bernard L. Feringa in the Netherlands for their work in this area. In order to design a molecular machine, one must be able (a) to set up the molecular components and (b) to move some parts of the structure by providing energy. In 1983, Jean-Pierre Sauvage and his team succeeded to interlace molecules like chain links and in 1989, they synthesized a "trefoil knot", first non planar molecular node, thus showing the possibility of building new molecular structures according to a predetermined scheme. In 1994, Fraser Stoddart produced the first molecular machine, by being able to move in a controlled manner  a molecular ring along an axis, while supplying energy through an oxidation/reduction reaction. In 1999, the work of Bernard L. Feringa helped to produce the first molecular motor, achieving a continuous rotation movement of organic groups, through cycles alternating UV irradiation and thermal relaxation. In 2000, Jean-Pierre Sauvage synthesized the first  molecular synthetic "muscle", able to move from an "extended" form 8 nm long to a  "contracted" form 6 nm long. In 2011, Bernard L. Feringa team built a  molecular "car", which moves by using four "wheels" driven by molecular motors. In 2015 was carried out the first molecular pump, able to extract ring-shaped molecules from their solution. The range of applications is potentially huge in almost all areas. In a world where raw materials and energy resources will become scarce, it is at the molecular level that an almost unlimited progress remains possible. In addition, these advances will help to make the best use of all available resources. Therefore, the present scientific advances might drive a major revolution.

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Une machine moléculaire est un assemblage de composants moléculaires capable de se déplacer et d'effectuer un "travail", en recevant un apport d'énergie..Les machines moléculaires vont sans doute constituer l'une des grandes révolutions techniques à venir, avec de nombreuses implications dans les domaines de la médecine, de l'environnement, des ressources, de l'énergie et de l'industrie. En 2016, le prix Nobel de Chimie a été attribué à Jean-Pierre Sauvage en France, James Fraser Stoddart en Ecosse et Bernard L. Feringa aux Pays-Bas, pour leurs travaux dans ce domaine. Pour concevoir une machine moléculaire, il faut pouvoir (a) configurer les composants moléculaires de façon à être capable de construire la machine moléculaire et (b) parvenir à déplacer certains composants par rapport aux autres, par exemple déplacer une molécule linéaire à l'intérieur d'une molécule ayant une forme annulaire, en apportant de l'énergie. 

En 1983, Jean-Pierre Sauvage et son équipe ont réalisé le premier systèmes de molécules entrelacées à la manière de maillons de chaîne et en 1989 ils ont synthétisé un "noeud de trèfle", premier nœud moléculaire non planaire, montrant ainsi la possibilité de réaliser de nouvelles structures à l'échelle moléculaire suivant une une configuration prédéterminée. En 1994, Fraser Stoddart a réalisé la première machine moléculaire, capable de déplacer de manière contrôlée un anneau le long d'un axe, l'énergie étant fournie par une réaction d'oxydation / réduction. En 1999, les travaux de Bernard L. Feringa (de l'Université de Groningen, Pays-Bas) ont permis de réaliser le premier moteur moléculaire à mouvement rotatif réalisant un déplacement relatif continu en rotation de groupements organiques, grâce à des cycles alternant irradiation UV et relaxation thermique. En 2000, Jean-Pierre Sauvage a réalisé le premier "muscle" moléculaire, capable de passer d'une forme "étendue" de 8 nm à une forme "contractée de 6 nm. En 2011, l’équipe de Bernard L. Feringa a construit une "voiture" moléculaire, qui se déplace grâce à quatre "roues" entraînées par des moteurs moléculaires. En 2015 est réalisée la première pompe moléculaire, qui permet d'extraire de leur solution des molécules en forme d'anneau.
Les applications sont potentiellement très nombreuses et concernent pratiquement tous les domaines. Dans un monde où les matières premières et les ressources énergétiques vont se raréfier, c'est à l'échelle moléculaire que les progrès vont pouvoir se poursuivre, sans être freinés par les contraintes de limitation des ressources. En outre, les progrès dans de domaine vont permettre de gérer au mieux l'ensemble des ressources disponibles. Les avancées scientifiques actuelles pourraient donc se traduire dans l'avenir par une véritable révolution.