26/01/2011 - Ils développent des nanomatériaux qui s'assemblent et imitent des processus naturels.

Menéame

Ce sont des polymères qui forment une corde de 600 nanomètres de diamètre. Ingénieurs et scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory ont développé un nouveau complexe de nanomatériaux qui parviennent à s’assembler, dans un processus similaire à celui qui peut être apprécié dans différents matériaux biologiques. Les polymères utilisés sont regroupés dans une corde à nanoéchelle, marquant une avancée importante dans la recherche de nanomatériaux plus résistants et fonctionnels. Pour Pablo Javier Piacente.

Nanomatériaux capables de s’assembler eux-mêmes sous la forme d’une corde de polymères de 600 nanomètres de diamètre, imitant le comportement de matériaux naturels, ont été développés dans le cadre d’une recherche menée au Lawrence Berkeley National Laboratory. Cette évolution pourrait accroître la résistance et l’efficacité des nanomatériaux dans différents contextes.

L’objectif du groupe de recherche est de progresser dans l’auto-organisation des matériaux à nanoéchelle qui imitent la complexité des processus naturels. Dans le même temps, on cherche à ce que ces nanomatériaux soient suffisamment résistants pour résister à des conditions extrêmes de chaleur ou de sécheresse, par exemple.

Bien qu’elle en soit encore au stade du développement, la recherche pourrait conduire à de nouvelles applications capables de combiner les avantages des technologies à nanoéchelle et des processus naturels. De cette manière, de nouveaux capteurs ou dispositifs utiles pourraient être conçus dans différents domaines.

Les premiers résultats obtenus par ce groupe de recherche ont été publiés dans un récent article du Journal of the American Chemical Society, et ils ont également fait partie d’un communiqué de presse publié par le Lawrence Berkeley National Laboratory, qui relève du Department of Energy des États-Unis.

Avantages des nouveaux complexes nanomatériaux

Les spécialistes ont créé les conditions pour que les polymères synthétiques s’assemblent dans des structures de plus en plus compliquées. C’est ainsi qu’en principe ils ont été intégrés dans des feuilles individuelles, puis dans des ensembles de feuilles et ont ensuite façonné une double hélice semblable à une corde, qui mesure seulement 600 nanomètres de diamètre.

Les processus d’autoassemblage de ce type sont courants dans différents matériaux biologiques tels que le collagène, mais la conception de structures synthétiques qui imitent ce comportement est un grand défi dans le domaine des nanomatériaux. Le travail des ingénieurs et des scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory est un progrès important à cet égard.

Contrairement aux polymères normaux, le complexe de nanomatériaux conçu permet de contrôler l’atome par atome les caractéristiques de la structure filamentsa. En même temps, il permet également la conception d’hélices et de cordes à nanoéchelle de longueurs et de séquences spécifiques.

Cette polyvalence ouvre la porte au développement de structures synthétiques qui imitent la capacité des matériaux biologiques, permettant la création de dispositifs et d’applications de précision maximale, utiles sur des terrains aussi divers que la nanoélectronique et la bioingénierie.

Une partie de l’équipe de recherche de Lawrence Berkeley National Laboratory qui a réalisé cette avancée. Photo: Roy Kaltschmidt, Berkeley Lab Public Affairs.

Une partie de l’équipe de recherche de Lawrence Berkeley National Laboratory qui a réalisé cette avancée. Photo: Roy Kaltschmidt, Berkeley Lab Public Affairs.

Détails de l’enquête

Par exemple, les spécialistes ont travaillé avec des chaînes de polymères appelés peptoïds, des structures qui imitent les méthylènes, employés dans la nature pour former les protéines. De cette façon, on essaie d’utiliser des peptoïds pour construire des structures synthétiques qui se comportent comme les protéines.

D’autre part, on a travaillé avec des copolymères de bloc pour réaliser leur autoassemblage et favoriser la formation de structures à nanoéchelle. L’étude de la séquence détaillée du processus et de la fonctionnalité des unités utilisées vise à progresser dans la conception de structures de plus en plus complexes.

Le résultat obtenu a été une grande variété de formes autodéveloppées par les complexes de nanomatériaux, la double hélice constituant une corde à nanoéchelle la structure la plus intéressante obtenue jusqu'à présent. Il convient de rappeler que la possibilité de manipuler l’atome par atome est vitale pour optimiser les conditions de ces nanomatériaux.

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