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Des gels supramoléculaires « intelligents »

Les nouveaux matériaux dits « intelligents » sont des matériaux multifonctionnels capables de se transformer sous l’effet d’excitations et de s’adapter à leur environnement. Leur préparation reste un défi, relevé par des chimistes de l’Institut de sciences et d’ingénierie supramoléculaires (CNRS/Université de Strasbourg) et des physiciens de l’Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg). Ils viennent de synthétiser un gel supramoléculaire photoluminescent, en mesure de s’auto-réparer et capable de libérer son solvant par simple contraction. Ces travaux sont parus dans la revue Angew. Chem. Int. Ed.

Les matériaux dits » intelligents » sont des matériaux multifonctionnels capables de s’adapter à leur environnement. Ils s’imposent aujourd’hui dans un nombre grandissant de secteurs allant de la médecine à la robotique.

La préparation de matériaux intelligents capables de répondre à des stimuli externes, naturels ou provoqués, et de les traduire en une action macroscopique contrôlable et réversible reste un défi. Dans ce contexte, les chercheurs de l’Institut de sciences et d’ingénierie supramoléculaires et de l’Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg ont réalisé la synthèse de métallo-polymères générés par un simple enchainement alterné de ligands organiques et de cations métalliques. Ces polymères supramoléculaires s’organisent sous forme de gels à faible concentration massique (jusqu’à 0.12 % en masse).

Ces gels sont stables, facilement manipulables et peuvent répondre à des stimuli externes. Ils sont luminescents grâce à la présence de fragments organiques π-conjugués. Plus important encore, ces gels sont en mesure de s’auto-réparer grâce à la présence de liaisons métal-ligand dynamiques (Figure 1). Enfin, à la faveur de groupements photosensibles, ces gels sont capables de réagir à la lumière et de libérer le solvant dans lequel ils ont été préparés par contraction du gel (phénomène de synérèse, Figure 2).

Les chercheurs viennent donc de montrer qu’un gel constitué de polymères métallosupramoléculaires pouvait être sensible, adaptatif et évolutif. En utilisant leurs propriétés photomécaniques et photosensibles, leur utilisation en bio-ingénierie pourrait être envisagée pour par exemple promouvoir localement la libération contrôlée d’un médicament induite par la lumière.

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Figure 1. Auto-cicatrisation du gel. © S. Bellemin

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Figure 2. Gel avant (a) et après irradiation (libération du solvant) (b). © S. Bellemin

Référence

E. Borré, J. –F. Stumbé, S. Bellemin-Laponnaz & M. Mauro

Light-Powered Self-Healable Metallosupramolecular Soft Actuators

Angew. Chem. Int. Ed. 22 janvier 2016
DOI: 10.1002/anie.201508241

Contacts chercheurs

Stéphane Bellemin-Laponnaz, Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg

Courriel : bellemin@unistra.fr

Matteo Mauro, Institut de sciences et d’ingénierie supramoléculaires, Strasbourg

Courriel : mauro@unistra.fr

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

17mai 2016