Séminaire Fellows USIAS: mise en œuvre de nanomachines stimulées par la lumière au sein de Matériaux Polymères Actifs
Machines moléculaires rotatives (en rouge et bleu) enroulant les chaines polymères d’un matériau actif sous irradiation lumineuse
Par Nicolas Giuseppone & Andreas Walther (Fellows 2017)
Les machines moléculaires sont capables de générer un travail mécanique lorsqu’elles sont activées par une source d’énergie externe (chimique ou lumineuse par exemple). Ce travail nanométrique peut être transféré aux échelles de tailles supérieures ou bien transduit à travers d’autres fonctions. Ainsi, dans les cellules vivantes, les machines biomoléculaires participant à la copie du code génétique, à la synthèse de l’ATP (Matériaux Polymères Actifs), ou encore à la contraction musculaire jusqu’à l’échelle macroscopique.
Les scientifiques ont récemment mis au point les premières machines moléculaires artificielles fonctionnant en tant qu’entités isolées (travaux récompensés par le Prix Nobel de chimie 2016). Nous pensons qu’il est maintenant d’un intérêt tout particulier de combiner de telles nanomachines entre elles au sein de matériaux. Les matériaux actifs ainsi obtenus, intégrant des nanomachines alimentées par une source d’énergie externe et fonctionnant hors équilibre thermodynamique, devraient être capables de présenter des propriétés mécaniques modulables très originales, en particulier pour la fabrication d’actuateurs de nouvelle génération.
Le but du projet USIAS était de développer de nouveaux concepts permettant l’intégration de nanomachines contrôlées par la lumière dans des matériaux polymères plastiques, et d’ouvrir un champ de recherche sur des matériaux capables de mouvement en fonctionnant hors équilibre thermodynamique (« plastiques actifs »). Les objectifs principaux comprennaient (i) la mise au point d’une méthode de synthèse générique de tels matériaux ; (ii) la compréhension des principes fondamentaux du travail produit sous irradiation lumineuse ; et (iii) l’élaboration de matériaux synthétiques démontrant des propriétés dynamiques et adaptatives telles que rencontrées au sein des systèmes vivants.
