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Le dispositif « Etoiles montantes en Pays de la Loire » mis en place par la Région des Pays de la Loire, accompagne les jeunes chercheurs les plus prometteurs en place dans les laboratoires ligériens, en leur donnant les moyens de développer leurs projets de recherche afin qu’ils puissent accéder plus rapidement à une reconnaissance au niveau européen ou national. Ana Villares de l'équipe Assemblages Nanostructurés, lauréate de ce dispositif, bénéficie donc d'un soutien pour le projet Nanomach dont l’objectif est de fabriquer de nouvelles machines moléculaires biosourcées alimentées par des ressources renouvelables.

Le projet Nanomach vise à fabriquer des machines moléculaires dont les « bras » seront des nanocristaux de cellulose (CNC). Les machines moléculaires sont des systèmes qui transforment l’énergie en mouvement linéaire ou rotationnel à l’échelle moléculaire. Le verrou majeur de la conception de machines moléculaires est le transfert de l’énergie du niveau moléculaire à l’échelle macroscopique. Le challenge de Nanomach est donc la fabrication de systèmes contenant des CNC greffés avec des fonctionnalités chimiques qui puissent réaliser un travail moléculaire, et que cette énergie soit transférée  de l’angström (moteur moléculaire, 0.2 nm) à l’échelle nanométrique (nanocristal de cellulose, 200-500 nm).

Dans ce projet, l’énergie du « moteur » de différentes fonctionnalités, comme des polymères thermostimulables, des dendrimères sensibles au pH et des molécules photosensibles, sera utilisée pour déplacer des CNC. Nous étudierons le greffage de la fonctionnalité du « moteur » sur l’extrémité réductrice des CNC, leur caractérisation structurelle, et l’évaluation du déplacement des « bras » (nanocristaux de cellulose). Le travail moléculaire sera utilisé pour changer les propriétés des assemblages de CNC, comme les propriétés mécaniques ou la porosité par le contrôle de leur arrangement. Le projet développera ainsi une nouvelle génération de nanodispositifs pour la fabrication de muscles artificiels bio-inspirés, nanopinces, nanomembranes et nanovalves.

L'utilisation de CNCs comme bras qui se déplacent par l’action d’un moteur moléculaire alimenté par des sources durables est une proposition pionnière dans le domaine des machines moléculaires. Ce projet donnera des connaissances pour concevoir et créer des machines moléculaires selon les exigences pour des applications spécifiques. Les CNC sont des candidats appropriés pour la fabrication de nanomachines grâce à leurs excellentes propriétés mécaniques, stabilité thermique et caractéristiques optiques. L'introduction de fonctions « moteur » sur la surface de CNC ouvrira de nouveaux horizons comme nouvelles nanomachines, par exemple, dans le domaine biomédical en raison de la non-toxicité et la biocompatibilité de la cellulose.