Des « photoswitches » polymères qui se déforment sous la lumière
Un consortium franco-australien de scientifiques a mis au point de nouveaux polymères photosensibles. Véritables « photoswitches », ces matériaux changent de propriétés macroscopiques, comme l’élasticité ou la plasticité, sous irradiation. Ces résultats, qui ouvrent la voie vers de nouveaux matériaux adaptables et biomimétiques, sont parus dans la revue Angewandte Chemie International Edition.
Les photoswitches sont des 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, le stockage intelligent de l'information etc. Ces commutateurs sont des espèces chimiques possédant au moins deux états thermodynamiques (méta)stables, appelés isomères, et qui sont capables de passer de l'un à l'autre de manière réversible en réponse à un stimulus lumineux. Ce sont donc de puissants outils pour conférer une adaptabilité à des matériaux autrement statiques, permettant de contrôler et moduler à distance leurs propriétés et fonctions.
Du point de vue des applications, développer des photoswitches polymères est une solution très attractive qui permettrait d’allier la photo-adaptabilité aux excellentes propriétés mécaniques, optiques, de résistance chimique et de facilité de mise en œuvre des plastiques. Cependant, incorporer des photoswitches, qui sont le plus souvent des molécules d’acyl hydrazone,* dans un matériau polymère synthétique est un réel défi. Si des solutions existent pour accrocher ces fonctions commutables à la chaîne de polymère, peu de méthodes de synthèse permettent de les introduire directement le long du squelette carboné qui constitue la chaine polymère. Cette solution permettrait pourtant de créer des matériaux photosensibles dont les propriétés macroscopiques d’écoulement, d’élasticité, de changement de volume etc. seraient directement contrôlées par la lumière.
Dans ce contexte, des scientifiques 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 qui permet d’introduire directement la fonction photoswitche dans le squelette de la chaîne de polymère. Ces monomères, briques de base qui constituent le polymère, réagissent chimiquement entre eux par une réaction de métathèse.** Il en résulte un matériau polymère qui, sous irradiation, change drastiquement de propriétés. Dans l’exemple étudié par les scientifiques, l’éclairer le rend façonnable à souhait. Ces résultats très encourageants sont parus dans la revue Angewandte Chemie International Edition. Les équipes souhaitent à présent poursuivre ces travaux en explorant comment contrôler précisément les changements de propriétés induits par la lumière dans ces matériaux adaptables.
* : Les acyl hydrazones forment une famille de composés organiques qui comportent une double liaison entre un atome de carbone et d’azote (liaison imine) suivi d’une fonction carbonyle (R1-(O)CC=NNHR2)
**La polymérisation par métathèse réalisée ici est une réaction de polymérisation qui permet de lier entre eux des monomères grâce à l’échange de fragments moléculaires et la libération d’une petite molécule, l’éthylène.
Rédacteur: AVR