27.05.2022 - Jacobs University Bremen gGmbH

Nouvelle méthode de mesure en électronique moléculaire

Méthode pour mesurer la conductivité de molécules pharmaceutiques et biologiques individuelles

Le contrôle des signaux électriques à l'aide de molécules uniques permet de miniaturiser les transistors des circuits intégrés jusqu'au niveau atomique. Ce domaine de recherche qu'est l'électronique moléculaire ouvre la voie non seulement à la prochaine génération d'ordinateurs ultra-puissants, mais aussi à des systèmes et méthodes électroniques entièrement nouveaux. Les groupes de recherche de l'université Jacobs de Brême et de l'université chinoise des sciences et technologies de Wuhan ont mis au point une méthode permettant de mesurer la conductivité de molécules pharmaceutiques et biologiques individuelles.

Les résultats de leurs travaux de recherche récemment publiés ont été sélectionnés comme "Hot Paper" par les rédacteurs de la revue Applied Chemistry ("Angewandte Chemie"). La revue considère que le sujet est très pertinent dans un domaine de recherche qui évolue rapidement.

En électronique moléculaire, des molécules uniques sont étirées entre deux électrodes pour former un élément conducteur d'électricité dans lequel la conductivité moléculaire est ensuite mesurée. Bien que la méthode sous-jacente à ce phénomène, la microscopie à effet tunnel, ait reçu le prix Nobel il y a plus de trente ans, une limitation majeure subsiste : Pour accéder à la conductivité moléculaire, les molécules à mesurer devaient être fixées de façon permanente aux électrodes d'or inorganiques, généralement par des ponts de soufre.

"Nous avons modifié les deux électrodes de manière à pouvoir non seulement déterminer la conductivité moléculaire d'une seule molécule. Au contraire, nous sommes désormais en mesure d'échanger les composés à volonté pour mesurer successivement les conductivités de nombreuses molécules différentes", a déclaré Werner Nau, professeur de chimie à l'université Jacobs. Son groupe de recherche se consacre au développement de nouvelles méthodes physico-chimiques et de composés hybrides avancés pour les sciences de la vie et des matériaux.

Dans le nouveau dispositif de mesure électronique, les deux électrodes sont modifiées par des récepteurs macrocycliques organiques afin que les molécules de soluté puissent s'attacher à la jonction et s'en détacher également. Cela est comparable aux connexions à fiches en électrotechnique. Elles permettent d'échanger des éléments électriques, par exemple pour remplacer des composants défectueux ou pour incorporer ceux qui ont des propriétés différentes. "En bref, nous avons réussi à introduire des connexions électriques au niveau des molécules individuelles. Nous utilisons désormais des liaisons supramoléculaires au lieu de liaisons covalentes au niveau du site conducteur. Cela permet des mesures et des effets dynamiques totalement nouveaux", a déclaré Suhang He, l'un des principaux auteurs de la publication et chercheur postdoctoral à l'université Jacobs. L'avantage supplémentaire de cette approche est qu'elle permet d'étudier des molécules natives, non modifiées, et que l'introduction invasive de groupes soufrés n'est plus nécessaire.

Dans leur première étude, l'équipe germano-chinoise applique les connexions électriques supramoléculaires nouvellement découvertes à la biodétection, entre autres pour détecter des composés biologiquement pertinents tels que la camptothécine, un médicament utilisé en chimiothérapie. En mesurant la variation de la conductivité électrique, par exemple, elle a pu montrer comment les molécules de médicament individuelles sont protonées et déprotonées dans les nouvelles jonctions électriques. En physique et en ingénierie, la nouvelle méthode d'électronique moléculaire présente un potentiel pour les applications avancées de calcul moléculaire. En effet, elle montre comment les différentes propriétés des conducteurs moléculaires peuvent être rapidement mesurées et testées.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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