Moteur brownien

Cet article traite des moteurs browniens en tant que machines moléculaires. Pour les phénomènes physiques et la théorie, voir le Mouvement brownien.

Les moteurs browniens sont des machines de taille nanométrique ou moléculaire qui utilisent des réactions chimiques pour générer un mouvement dirigé dans l'espace^[1] La théorie derrière les moteurs browniens repose sur le mouvement brownien : le mouvement aléatoire d'une particule immergée dans un liquide et qui n'est soumise à aucune autre interaction que des chocs avec les « petites » molécules en mouvement rapide dans le fluide environnant^[2].

À l'échelle nanométrique (jusqu'à 100 nm), la viscosité domine l'inertie, et le degré extrêmement élevé des fluctuations thermiques dans l'environnement rend le mouvement dirigé au sens conventionnel pratiquement impossible. En effet, les forces poussant ces moteurs dans la direction souhaitée sont minuscules par rapport aux forces aléatoires exercées par l'environnement. Les moteurs browniens fonctionnent spécifiquement pour utiliser ce niveau important de bruit thermique aléatoire pour obtenir un mouvement dirigé et, en tant que tels, ne peuvent fonctionner qu'à l'échelle nanométrique^[3].

Le concept de moteur brownien est très récent. Il n'a été inventé qu'en 1995 par Peter Hänggi, mais l'existence de tels moteurs dans la nature existe peut-être depuis très longtemps et il aide à expliquer les processus cellulaires cruciaux qui nécessitent des mouvements à l'échelle nanométrique, comme dans le cas de la synthèse des protéines ou de la contraction musculaire. Si tel est le cas, les moteurs browniens pourraient avoir des implications sur les fondements de la vie elle-même^[3].

Plus récemment, des groupes de recherche ont tenté d’appliquer la connaissance acquise sur les moteurs browniens naturels pour tenter de résoudre des problèmes technologiques. Les applications des moteurs browniens sont les plus évidentes en nanorobotique en raison de leur dépendance inhérente au mouvement dirigé^[4],[5].