Des polymères qui se transforment sous la lumière

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 !