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  • Nanobiologies: le laboratoire en miniature Les pinces optiques Loutil de manipulation des molcules biologiques Alexandre Lewalle London Centre for Nanotechnology
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  • Les nanosciences appliques la biologie, a peut tre: Le fait de mesurer, de manipuler et de controler des phnomnes biologiques au niveau atomique et molculaire; Simuler de manire artificielle des phnomnes biologiques complexes. Epurer et simplifier ces systmes pour nen garder que les composantes essentielles; Mettre en vidence sous le microscope les aspects mcaniques des phnomnes molculaires et cellulaires. Considrer les molcules comme des entits mcaniques, et pas seulement chimiques.
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  • Pourquoi les physiciens sintressent la bio : La mcanique toutes les chelles 1 m 10 nm La nature nous fournit des exemples de nanomachines : de grande prcision de haute efficacit reproductibles multifonctionnelles
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  • La myosine : le moteur molculaire 2 espces de protines:actinemyosine
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  • MYOSINE ACTINE Le changement de conformation gnre la force. LATP sert de carburant. De plus prs...
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  • Nano = petit mais petit comment ?... Longueurs:10 -9 m ~ 10 -8 m (chelle nm) Energies:10 -21 J ~ 10 -19 J Forces:10 -12 N ~ 10 -11 N (chelle pN) LE DEFI : trouver des outils adapts ces chelles (Hydrolyse de lATP ~ 80 x 10 -21 J)
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  • Principe des pinces optiques: exploitation de la force photonique Quantit de mouvement par photon: p = h / Ordre de grandeur: Puissance laser 0.1W Longueur donde 1000 nm c. d. ~ 5x10 17 photons/seconde F ~ 3 pN
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  • Une micro-bille comme support
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  • Le point focal de lobjectif est le point dattraction de la pince Objectif grande ouverture numrique 1 m
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  • La pince optique: un systme lastique quasi-linaire CENTRE FOCAL x z FORCE Force = x x x = k B T ressort axial ressort radial
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  • La peche aux billes La peche lactine
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  • 10 nm Detecteurs photodiodes de position Dcallage = 10 nm = dplacement du levier oscilloscope Image video Moyenne des positions: tat dtach tat attach
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  • Etirer la molcule pour mesurer sa constante de raideur 02468 0 5 10 15 dx M (nm) dF M (pN) 2.2 pN/nm
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  • Dtricoter une molcule dADN
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  • La pince optique pour mesurer la raideur dune membrane
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  • Les dfis dune exprience nano Mesurer sans (trop) perturber Le bruit Isolation sonore Isolation thermale Mouvement brownien Problmes viter ou en tirer parti?....
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  • Le systme de pince optique platine piezolectrique Laser infrarouge