Projet ANR-12-BS08-0005 – STRAPA : Assemblages multistimulables de polymères dans l’eau
Programme : Blanc - SIMI 8 - Chimie du solide, colloïdes, physicochimie (Blanc SIMI 8) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur patrice woisel (Unité Matériaux et Transformations)
Partenaires : Sciences et Ingénierie de la Matière Molle; Institut Parisien de Chimie Moléculaire; Chimie, Catalyse, Polymères et Procédés; Unité Matériaux et Transformations
Montant : 511994.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 48 mois
Résumé : Les matériaux multistimulables constituent un domaine d’études en plein bourgeonnement dans de nombreux laboratoires de recherche leaders aux Etats-Unis, en Asie et sur le continent Européen (cette thématique est actuellement sous représentée en France). On s’attend à ce que ces matériaux avancés révolutionnent les domaines des nanosciences, de l’ingénierie et de la technologie et, par conséquent, ils représentent des matériaux clés pour la compétitivité technologique future de nombreux pays. Cependant, il est indubitable que la création de tels matériaux dits « «intelligents » sera directement reliée à notre capacité à les manipuler de manière contrôlée, prédictible et orchestrée à l’échelle moléculaire et supramoléculaire. Dans ce contexte, la nature est incontestablement une excellente source d’inspiration et, de ce fait, de considérables efforts ont été consacrés ces dernières années à l’échafaudage de matériaux synthétiques intelligents capables de répondre à des stimuli en milieux aqueux à partir de briques supramoléculaires. La communauté Européenne a notamment témoigné de son très grand intérêt pour ces matériaux supramoléculaires au travers très récemment de la mise en place de nombreuses actions de recherche (COST action 1005, P2M, STIPOMAT).
Dans ce contexte, nous proposons de concevoir et d’étudier une nouvelle classe de matériaux polymères supramoléculaires, incluant des structures de type diblocs, greffées, en étoile, en réseaux ainsi que des édifices biohybrides, capables de répondre à de multiple stimuli de manière contrôlée, prédictible et orchestrée en milieu aqueux.Les architectures de ces matériaux seront échafaudées en auto-associant de manière spécifique des briques de polymères parfaitement définis (préparés par Polymérisation Radicalaire Contrôlée) dotées de motifs de reconnaissance moléculaire complémentaires précisément localisés sur les chaînes macromoléculaires. Ces briques polymères complémentaires seront orthogonalement associées au travers de l’établissement de complexes d’inclusion de type pseudorotaxane, donnant ainsi naissance à des matériaux dits « interrupteurs » possédant des propriétés réversibles. Dans ce projet, nous exploiterons plus particulièrement des briques polymères possédant la remarquable faculté de former des édifices de type hôte/invité contrôlables à la fois par électrostimulation (oxydation et/ou réduction), par une transition de phase ou par ajout d’une molécule invitée compétitrice. Ce concept unique « clé-serrure » nous permettra ainsi de maîtriser de manière très précise la topologie, la morphologie ainsi que les propriétés des matériaux polymères. En outre, le caractère réversible de ces architectures supramoléculaires autorisera la modulation sur commande de leur structure et de leurs propriétés macroscopiques à l’échelle (supra)moléculaire.
Ces nouveaux édifices polymères supramoléculaires intelligents trouveront des applications dans des domaines très diversifiés. Ils seront plus particulièrement exploités dans le cadre de ce projet pour concevoir : i) une nouvelle génération de systèmes auto-assemblés nanométriques comme des micelles, nanotubes et polymersomes multistimulables, ii) une nouvelle classe de fluides rhéologiques capables de répondre à plusieurs stimuli, de matériaux autocicatrisants et autoréparants, et iii) une nouvelle famille d’édifices supramoléculaires biohybrides intelligents.
Un autre objectif de ce projet est de mieux appréhender les concepts basiques régissant l’auto-assemblage de (bio)macromolécules dans l’eau ce qui devrait dans le futur favoriser l’établissement de collaborations scientifiques entre les chimistes travaillant dans les domaines des polymères et/ou des matériaux et les biochimistes.
Pour mener à bien cet ambitieux projet, un consortium fédérant des compétences dans les domaines de la chimie organique, de la polymérisation radicalaire contrôlée, de la chimie supramoléculaire et de la physico-chimie des polymères sera mis en place.