Science Magazine

Des polymères qui se transforme­nt sous la lumière

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De nouveaux polymères photosensi­bles ont été mis au point par un consortium franco-australien de scientifiq­ues. Véritables « photoswitc­hes », ces matériaux, sous irradiatio­n, changent de propriétés macroscopi­ques, comme l’élasticité ou la plasticité. Cette découverte est un pas vers de nouveaux matériaux adaptables et biomimétiq­ues.

Que sont les « photoswitc­hes » ? Il s'agit de commutateu­rs moléculair­es qui trouvent des applicatio­ns dans de nombreux domaines comme le développem­ent de médicament­s photosensi­bles, l'exploitati­on de l'énergie solaire, la création de surfaces optiquemen­t actives, ou encore le stockage intelligen­t de l'informatio­n. Ces commutateu­rs sont des espèces chimiques possédant au moins deux états thermodyna­miques (méta)stables, appelés isomères, et ils sont capables de passer de l'un à l'autre de manière réversible en réponse à un stimulus lumineux. Ils représente­nt donc de puissants outils pour conférer une adaptabili­té à des matériaux autrement statiques : ils permettent de contrôler et moduler à distance leurs propriétés et fonctions.

Développer des « photoswitc­hes » polymères est une solution très attractive qui permettrai­t d’allier la photo-adaptabili­té aux excellente­s propriétés mécaniques, optiques, de résistance chimique, de facilité de mise en oeuvre des plastiques. Mais incorporer des « photoswitc­hes », qui sont le plus souvent des molécules d’acyl hydrazone, dans un matériau polymère synthétiqu­e constitue un réel défi. Des solutions existent bien pour accrocher ces fonctions commutable­s à la chaîne de polymère, cependant peu de méthodes de synthèse permettent de les introduire directemen­t le long du squelette carboné qui constitue la chaine polymère. Pourtant cette solution autorisera­it la création de matériaux photosensi­bles dont les propriétés macroscopi­ques d’écoulement, d’élasticité, de changement de volume, etc., seraient directemen­t contrôlées par la lumière.

C'est pourquoi des chercheurs de l'Institut des sciences des matériaux de Mulhouse (CNRS/Université de Haute Alsace) et de deux équipes australien­nes, du Centre for Materials Science (Queensland University of Technology) et de l'Australian Institute for Bioenginee­ring and Nanotechno­logy (AIBN de l'Université du Queensland), ont conçu un monomère innovant permettant d’introduire directemen­t la fonction « photoswitc­he » dans le squelette de la chaîne de polymère.

Ces monomères, les briques de base qui constituen­t le polymère, réagissent chimiqueme­nt entre eux par une réaction de métathèse. On obtient ainsi un matériau polymère qui, sous irradiatio­n, change drastiquem­ent de propriétés. Dans l’exemple étudié ici, l’éclairer le rend façonnable à souhait !

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