Des nanoparticules capables de s’auto-assembler
Des chercheurs allemands et finnois en sciences des matériaux ont publié, dans la revue « Nature » [1], un article présentant une nouvelle façon de faire s’assembler de manière autonome des nanoparticules pour créer des structures complexes.
Le groupe de chercheurs était dirigé par le spécialiste en chimie des polymères Axel Müller de l’Université de Bayreuth (Bavière) et de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence (Rhénanie-Palatinat). Les membres provenaient de diverses institutions, les Universités d’Iéna (Thuringe), d’Helsinki (Finlande), ainsi que de l’Université technique RWTH d’ Aix-la-Chapelle (Rhénanie du Nord-Westphalie). Les recherches ont été financées par l’Agence allemande de moyen pour la recherche (DFG) dans le cadre de son programme spécial de recherche « Des systèmes nanoscopiques à la technologie mésoscopique »
Le point de départ de la publication repose sur des macromolécules en forme de chaînes d’une longueurs situées entre 10 et 20 nanomètres. Il s’agit de terpolymères [2] à trois blocs (ces molécules sont appelées « macromolécules » par les auteurs). Ces molécules sont produites grâce à un procédé connu, la polymérisation vivante [3]. Les scientifiques ont ensuite réalisé l’agrégation autonome de ces molécules en un système de 50 nanomètres de diamètre (molécules appelées « nanoparticules »). Le choix du solvant est alors essentiel. Il participe autant à la formation des nanoparticules que les solubilités des différents blocs ou encore l’incompatibilité relative des polymères.
Les scientifiques ont utilisé deux types de terpolymères. En appelant A, B, C et D les blocs constitutifs, les deux types de polymères peuvent être décrits comme le terpolymère A-B-C et le polymère A-D-C. Le premier tend à former des nanoparticules circulaires ou sphériques, les seconds des systèmes linéaires. Dans les deux cas, la structure de la nanoparticule est préprogrammée par la synthèse des macromolécules, ce qui est comparable à la relation des protéines et des acides aminés.
Le processus décrit par les chercheurs ne s’arrête cependant pas au niveau de la nanoparticule. L’idée du groupe de recherche a été de mélanger les différentes structures, sphériques et linéaires, pour former une nouvelle superstructure par un procédé de co-polymérisation. Les nanoparticules s’organisent entre elles de telle manière que les chercheurs comparent la structure à une chenille avec différents blocs, linéairement agencés, bien différenciés et régulièrement alternés.
Les chercheurs estiment que leur publication représente une étape significative dans la création de structures complexes à l’échelle nanométrique. C’est la mise en oeuvre d’une technique « bottom up », impliquant donc un changement de paradigme. En effet, la technique qui prédomine actuellement est une technique dite « top down », où les chercheurs forcent, en quelque sorte, l’assemblage des molécules.
Les chercheurs expliquent toutefois qu’aucune application n’est envisageable à court-terme. Mais ils espèrent avoir ouvert une voie dans les procédés « de bas en haut » qui ouvriraient un champ important d’applications dans le futur, comme des actionneurs ou des mécanismes de libération de médicaments.
Pour en savoir plus, contacts :
– [1] Le lien vers le résumé de la publication est disponible (en anglais) : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/4p9Pp
– [2] Un terpolymère est un polymère constitué de molécules simples capables de créer des liaisons covalentes entre elles. Voir la page Wikipédia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Terpolym%C3%A8re
– [3] Pour en savoir plus sur cette forme de polymérisation : http://fr.wikipedia.org/wiki/Polym%C3%A9risation_vivante
– Axel Müller, de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence – tél. : + 49 6131 3922372 – email : axel.mueller@uni-mainz.de
Sources :
« Wie von Geisterhand: Programmierte Nanopartikel organisieren sich zu hochkomplexen Nanostrukturen », communiqué de presse de l’Université de Bayreuth – 03/11/2013 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/FDNwV
Rédacteurs :
Grégory Arzatian, gregory.arzatian@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr