Des matériaux mous réversibles à partir de particules en suspension

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08/06/2020

Comment créer des assemblages réversibles de particules en suspension ? La question est loin d’être simple, puisqu’elle implique un contrôle fin des interactions attractives et répulsives entre ces particules. Une équipe de chercheurs vient de publier ses travaux sur une approche inédite pour résoudre ce problème : utiliser des interactions supramoléculaires spécifiques entre des ions métalliques et des « points d’ancrage » préalablement intégrés aux particules.
Grace à cette technique, les chercheurs sont ainsi parvenus à créer des structures macroscopiques molles de type gel à partir d’objets microscopiques déformables, et ce de manière réversible. L’équipe, composée de chercheurs des laboratoires SIMM, LCMCP et LPPI vient de publier ses travaux dans la revue Angewandte Chemie.

Les solutions de particules en suspension, autrement appelées colloïdes sont des fluides dans lesquels de toutes petites particules pas plus grandes que le micromètre sont dispersées. Problème : ces innombrables particules interagissent entre elles et se déplacent de manière aléatoire. Dans ces conditions, contrôler leur assemblage est un véritable défi.

La combinaison entre chimie supramoléculaire et colloïdes mous comme des microgels représente un moyen ambitieux de mettre au point des assemblages colloïdaux variés. Les chercheurs ont synthétisé des microgels qui ont la particularité d’avoir à leur surface un « point d’ancrage » appelé terpyridine, une molécule/ligand organique, qui présente l’intérêt de se lier naturellement et spécifiquement à certains ions métalliques. Lors de l’ajout d’ions métalliques dans la solution, ceux-ci vont permettre s’assurer la connexion supramoléculaire entre les microgels et ainsi former des assemblages de microgels à des échelles de tailles allant de la « grappe » de microgels à des structures visibles à l’œil nu et palpables tels que des macro-gels.
Les chercheurs ont par ailleurs montré qu’en modifiant le pH ou en ajoutant des molécules oxydantes à la solution, les liaisons se défaisaient pour libérer les microgels/briques assemblés et revenir à l’état de suspension colloïdales.

Cette nouvelle manière d’assembler de façon réversible des objets colloïdaux pourrait être intéressante notamment dans le domaine biomédical où des propriétés de gélification « intelligente » et réversible post-injection sont très recherchées. Les chercheurs envisagent désormais de pouvoir contrôler les différentes structures macromoléculaires formées en brisant les liens assurés par l’association entre fonctions terpyridines et ions métalliques avec une grande sélectivité.

Publication associée :
Reversible Assembly of Microgels by Metallo-Supramolecular Chemistry
Julien Es Sayed, Cédric Lorthioir, Philippe Banet, Patrick Perrin,* and Nicolas Sanson*
Angewandte Chemie International Edition 2020
https://doi.org/10.1002/anie.201915737

Contact chercheurs :
nicolas.sanson@espci.psl.eu
patrick.perrin@espci.psl.eu





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