Un nouveau concept de fabrication de nano-matériaux hybrides par auto-assemblage

Publié par Redbran le 24/06/2020 à 13:00
Source: CNRS INC
Une nouvelle voie de synthèse de nanomatériaux hybrides vient d'être découverte: une méthode où les deux composants, nanoparticules métalliques de platine et polymères peptidiques, s'auto-assemblent spontanément comme deux briques de construction de même importance. Ce travail collaboratif (Le travail est souvent naturellement collectif et collaboratif, c'est-à-dire qu'il fait interagir plusieurs acteurs pour la réalisation de tâches qui visent à atteindre un but commun. La notion de travail collaboratif...) mené par des chercheurs du Laboratoire de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) et chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) des nano-objets (CNRS/INSA/Université de Toulouse) et du Laboratoire de chimie des polymères organiques (CNRS/INP/Université de Bordeaux) est paru dans Nature Communications. Ces travaux, qui ont nécessité les expertises de cinq laboratoires(1) pour la caractérisation de ces superstructures, apportent la preuve expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et...) d'un concept nouveau d'interactions pour structurer des objets à l'échelle du nanomètre.


Le mélange de nanoparticules de platine (Le platine est un élément chimique de symbole Pt et de numéro atomique 78.) ultra-petites avec des polymères peptidiques conduit à des auto-assemblages lamellaires extrêmement bien organisés à l'échelle nanométrique, qui combinent les propriétés physiques de chaque brique de construction.

Les nanomatériaux hybrides (organique-inorganique) connaissent un intérêt croissant avec le développement de nouvelles méthodes de synthèse et la finesse des outils d'analyse de résolutions spatiales. Classiquement, ces nanocomposites sont fabriqués à partir d'une matrice organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) pré-assemblée sur laquelle viennent se positionner des nanoparticules métalliques. Cette approche, souvent facile à mettre en oeuvre, peut manquer de précision. Palliant cette limite du contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de la nanostructuration, de récents travaux pilotés conjointement par le Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (CNRS/INSA/Université de Toulouse) et le Laboratoire de chimie des polymères organiques (CNRS/INP/Université de Bordeaux) viennent de décrire une approche radicalement différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une...) où les deux nano-composants organique et inorganique se structurent mutuellement par auto-assemblage spontané.

Pour ces travaux, les chercheurs ont associé des briques nanométriques élémentaires étudiées dans leurs laboratoires respectifs: des nanoparticules de platine ultra-petites (d'un diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la...) compris entre 1 et 2 nm en comparaison des 20 à 50 nm habituels) et des polymères peptidiques bioinspirés. En adaptant les points d'ancrages chimiques entre les polymères et la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) des nanoparticules, ils ont pu guider l'auto-assemblage des nano-objets et structurer la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) à l'échelle nanométrique. Il a été observé que certaines nano-hélices du polymère (Un polymère (étymologie : du grec pollus, plusieurs, et meros, partie) est un système formé par un ensemble de macromolécules de même nature chimique. Les termes...) peptidique se déploient pour se lier avec les nanoparticules de platine et former une chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :), sorte de colonne vertébrale (La colonne vertébrale, ou rachis, est un empilement d'os articulés appelés vertèbres. Elle est le support du dos des vertébrés, notamment des mammifères. C'est sur la colonne vertébrale que sont...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter,...) de laquelle les hélices peptidiques restantes s'alignent ensuite spontanément, de manière régulière. La superstructure lamellaire ainsi obtenue, extrêmement bien organisée, combine les propriétés physiques de chaque brique de construction. Et les chercheurs, en modulant la nature des polymères, sont parvenus à contrôler l'espace entre les lamelles, une modification structurale clé qui permet de modifier les propriétés électriques de ces nanocomposites.

Ces travaux montrent que la maîtrise (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de « maître ». Il existe dans plusieurs pays et correspond...) fine de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) entre nano-composants organique et inorganique permet de créer des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) hybrides avancés combinant les propriétés de chaque brique prise de manière isolée. Ils ouvrent aussi un espace de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...) vers la découverte potentielle de matériaux aux propriétés encore insoupçonnées.

Notes:
(1) Laboratoire de Chimie de Coordination (CNRS, Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) de Toulouse) ; Instituto de Nanociencia de Aragón (Universidad de Zaragoza) ; Plateforme de Microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope....) Électronique Intégrative, Centre de Biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre...) Intégrative (CNRS, Université de Toulouse) ; Laboratoire de Génie Chimique, Fédération Fermat (INP/CNRS/Université de Toulouse) ; Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) Carnot - Centre Inter-universitaire de Recherche et d'Ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation technique ou industrielle.) des Matériaux (INP/ENSIACET/CNRS/Université de Toulouse).

Référence:
Manai G., Houimel H., Rigoulet M., Gillet A., Fazzini P.F., Ibarra A., Balor S., Roblin P., Esvan J., Coppel Y., Chaudret B., Bonduelle C.,* Tricard S.,* Bidimensional lamellar assembly by coordination of peptidic homopolymers to platinum nanoparticles, Nat. Commun.2020, 11, 2051 (Editors' Highlight).
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15810-y

Contacts:
- Simon Tricard - tricard at insa-toulouse.fr
- Colin Bonduelle - LCPO UMR5629 - cbonduelle at enscbp.fr
- Marine Charlet-Lambert - Contact INP - inp.com at cnrs (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français...).fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications,...) - Institut de chimie du CNRS
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