Auto-assemblageL’auto-assemblage, parfois rapproché de l'auto-organisation, désigne les procédés par lesquels un système désorganisé de composants élémentaires s'assemble et s'organise de façon spontanée et autonome, à la suite d'interactions spécifiques et locales entre ces composants. On parle d'auto-assemblage moléculaire lorsque les composants en question sont des molécules, mais l'auto-assemblage s'observe à différentes échelles, des molécules à la formation du système solaire et des galaxies en passant par l'échelle nanométrique.
Auto-assemblage moléculairedroite|400px|thumb|Un exemple de molécules se liant par liaisons d'hydrogène. L'auto-assemblage moléculaire est le processus par lequel des molécules soi-montant adoptent un agencement sans la direction d'une source extérieure. En général, le terme fait référence à l'auto-assemblage intermoléculaire alors que l'auto-assemblage intramoléculaire prend plus communément le nom de pliage ou de repliement dans le cas de protéines.
Assembleur moléculairevignette|upright|Eric Drexler. Un assembleur moléculaire est un concept purement théorique. Tel que le définit Eric Drexler, il s'agit d' « une machine capable d'encadrer les réactions chimiques en positionnant les molécules réactives avec une précision nanométrique . » Drexler remarque que certaines molécules biologiques telles que les ribosomes correspondent à cette définition, puisque lorsqu'elles sont actives à l'intérieur d'un environnement cellulaire, elles reçoivent des instructions venant des acides ribonucléiques messagers (ARN messagers) qui leur permettent d'assembler des séquences déterminées d'acides aminés pour construire des protéines.
Self-assembly of nanoparticlesNanoparticles are classified as having at least one of three dimensions be in the range of 1-100 nm. The small size of nanoparticles allows them to have unique characteristics which may not be possible on the macro-scale. Self-assembly is the spontaneous organization of smaller subunits to form larger, well-organized patterns. For nanoparticles, this spontaneous assembly is a consequence of interactions between the particles aimed at achieving a thermodynamic equilibrium and reducing the system’s free energy.
Nanomachinevignette|Schéma du de Richard Feynman. Les nanomachines, appelées également machines moléculaires, sont de minuscules machines composées d'assemblages moléculaires dont au moins deux parties sont reliées par un lien mécanique et qui peuvent être animées de mouvements sous l'action d'un stimulus externe. Leur taille est de l'ordre du nanomètre et leur synthèse nécessite parfois un nombre important de réactions chimiques. Elles travaillent directement sur les atomes ou les molécules.
Liaison hydrogènevignette|Liaison hydrogène entre des molécules d'eau. La liaison hydrogène ou pont hydrogène est une force intermoléculaire ou intramoléculaire impliquant un atome d'hydrogène et un atome électronégatif comme l'oxygène, l'azote et le fluor. L'intensité d'une liaison hydrogène est intermédiaire entre celle d'une liaison covalente et celle des forces de van der Waals (en général les liaisons hydrogène sont plus fortes que les interactions de van der Waals).
Supramolecular assemblyIn chemistry, a supramolecular assembly is a complex of molecules held together by noncovalent bonds. While a supramolecular assembly can be simply composed of two molecules (e.g., a DNA double helix or an inclusion compound), or a defined number of stoichiometrically interacting molecules within a quaternary complex, it is more often used to denote larger complexes composed of indefinite numbers of molecules that form sphere-, rod-, or sheet-like species.
Chimie supramoléculaireLa chimie supramoléculaire est une des branches de la chimie qui repose sur les interactions non-covalentes ou faibles entre atomes au sein d'une molécule ou entre molécules, au sein d'un ensemble moléculaire. Son objectif est de comprendre ou de construire des édifices de taille nanométrique. Le principe est d'utiliser des briques moléculaires qui, une fois mélangées en solution, dans des conditions contrôlées, s'autoassemblent pour donner des édifices plus complexes.
Macromolecular assemblyThe term macromolecular assembly (MA) refers to massive chemical structures such as viruses and non-biologic nanoparticles, cellular organelles and membranes and ribosomes, etc. that are complex mixtures of polypeptide, polynucleotide, polysaccharide or other polymeric macromolecules. They are generally of more than one of these types, and the mixtures are defined spatially (i.e., with regard to their chemical shape), and with regard to their underlying chemical composition and structure.
Crystal engineeringCrystal engineering studies the design and synthesis of solid-state structures with desired properties through deliberate control of intermolecular interactions. It is an interdisciplinary academic field, bridging solid-state and supramolecular chemistry. The main engineering strategies currently in use are hydrogen- and halogen bonding and coordination bonding. These may be understood with key concepts such as the supramolecular synthon and the secondary building unit. The term 'crystal engineering' was first used in 1955 by R.
Liaison chimiqueUne liaison chimique est une interaction durable entre plusieurs atomes, ions ou molécules, à une distance permettant la stabilisation du système et la formation d'un agrégat ou d'une substance chimique. Les électrons, chargés négativement, gravitent autour d’un noyau constitué de protons chargés positivement. Les deux corps s’attirent du fait de la force électrostatique s’exerçant entre les électrons et les protons. Ainsi, un électron positionné entre deux noyaux sera attiré par les deux corps chargés positivement, et les noyaux seront attirés par l’électron.
Self-assembled monolayerSelf-assembled monolayers (SAM) of organic molecules are molecular assemblies formed spontaneously on surfaces by adsorption and are organized into more or less large ordered domains. In some cases molecules that form the monolayer do not interact strongly with the substrate. This is the case for instance of the two-dimensional supramolecular networks of e.g. perylenetetracarboxylic dianhydride (PTCDA) on gold or of e.g. porphyrins on highly oriented pyrolitic graphite (HOPG).
Molecular scale electronicsMolecular scale electronics, also called single-molecule electronics, is a branch of nanotechnology that uses single molecules, or nanoscale collections of single molecules, as electronic components. Because single molecules constitute the smallest stable structures imaginable, this miniaturization is the ultimate goal for shrinking electrical circuits. The field is often termed simply as "molecular electronics", but this term is also used to refer to the distantly related field of conductive polymers and organic electronics, which uses the properties of molecules to affect the bulk properties of a material.
Self-replicationSelf-replication is any behavior of a dynamical system that yields construction of an identical or similar copy of itself. Biological cells, given suitable environments, reproduce by cell division. During cell division, DNA is replicated and can be transmitted to offspring during reproduction. Biological viruses can replicate, but only by commandeering the reproductive machinery of cells through a process of infection. Harmful prion proteins can replicate by converting normal proteins into rogue forms.
Molecular logic gateA molecular logic gate is a molecule that performs a logical operation based on one or more physical or chemical inputs and a single output. The field has advanced from simple logic systems based on a single chemical or physical input to molecules capable of combinatorial and sequential operations such as arithmetic operations (i.e. moleculators and memory storage algorithms). Molecular logic gates work with input signals based on chemical processes and with output signals based on spectroscopic phenomena.
Molecular recognitionThe term molecular recognition refers to the specific interaction between two or more molecules through noncovalent bonding such as hydrogen bonding, metal coordination, hydrophobic forces, van der Waals forces, π-π interactions, halogen bonding, or resonant interaction effects. In addition to these direct interactions, solvents can play a dominant indirect role in driving molecular recognition in solution. The host and guest involved in molecular recognition exhibit molecular complementarity.
Molecular engineeringMolecular engineering is an emerging field of study concerned with the design and testing of molecular properties, behavior and interactions in order to assemble better materials, systems, and processes for specific functions. This approach, in which observable properties of a macroscopic system are influenced by direct alteration of a molecular structure, falls into the broader category of “bottom-up” design.
Cristalvignette|Cristaux. vignette|Cristaux de sel obtenus par cristallisation lente dans une saumure à température ambiante. Un cristal est un solide dont les constituants (atomes, molécules ou ions) sont assemblés de manière régulière, par opposition au solide amorphe. Par « régulier » on veut généralement dire qu'un même motif est répété à l'identique un grand nombre de fois selon un réseau régulier, la plus petite partie du réseau permettant de recomposer l'empilement étant appelée une « maille ».
Microscope à effet tunnelthumb|Atomes de silicium à la surface d'un cristal de carbure de silicium (SiC). Image obtenue à l'aide d'un STM. Le microscope à effet tunnel (en anglais, scanning tunneling microscope, STM) est inventé en 1981 par des chercheurs d'IBM, Gerd Binnig et Heinrich Rohrer, qui reçurent le prix Nobel de physique pour cette invention en 1986. C'est un microscope en champ proche qui utilise un phénomène quantique, l'effet tunnel, pour déterminer la morphologie et la densité d'états électroniques de surfaces conductrices ou semi-conductrices avec une résolution spatiale pouvant être égale ou inférieure à la taille des atomes.
Biologie moléculaireredresse=1.67|vignette| Géométrie de la double hélice d'ADN B montrant le petit et le grand sillon ainsi que le détail des deux types de paires de bases : thymine–adénine en haut et cytosine–guanine en bas. La biologie moléculaire (parfois abrégée bio. mol.) est une discipline scientifique de la vie au croisement de la génétique, de la biochimie métabolique et de la physique, dont l'objet est la compréhension des mécanismes de fonctionnement de la cellule au niveau moléculaire.
