Un assemblage de cristaux liquides contrôlé par des patchs
Publié par Redbran le 15/05/2019 à 14:00
Source: CNRS INC

Phase cristal-liquide lamellaire formée de particules présentant à leur extrémité un patch hydrophobe (de couleur rouge) observée en microscopie de fluorescence. Seules quelques particules en forme de bâtonnet ont été fonctionnalisées par des chromophores© E. Grelet (2019)
Selon leur organisation (Une organisation est) dans l'espace, les cristaux liquides (Un cristal liquide est un état de la matière qui combine des propriétés d'un liquide conventionnel et celles d'un solide cristallisé. On exprime son état...) possèdent différentes propriétés mécaniques, optiques et électroniques. Grâce à des patchs "collants", des physiciens du Centre 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...) Paul-Pascal (CRPP, CNRS/Université de Bordeaux) et de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) d'Eindhoven parviennent à arranger les cristaux liquides de nanoparticules, par exemple pour l'élaboration de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille…....) et de cellules photovoltaïques. Ces travaux, publiés dans la revuePhysical Review Letters, présentent un moyen efficace et alternatif de contrôler la structuration des cristaux liquides.

Lorsque deux objets ne peuvent pas s'interpénétrer, on parle de répulsion de coeur dur. Cette 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.) simple et intuitive se retrouve dans de nombreux phénomènes physiques, comme les différents processus d'auto-assemblage de particules. L'auto-organisation (L'auto-organisation est un phénomène de mise en ordre croissant, et allant en sens inverse de l'augmentation de l'entropie; au prix bien entendu d'une...) en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) cristal-liquide lamellaire, où les particules s'alignent en couches avec une orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) tête-bêche, présente une structure lamellaire aux propriétés optiques remarquables, utilisables dans les capteurs ou les cellules photovoltaïques. Cependant, cette organisation lamellaire ne se produit spontanément que si les particules sont présentes en grandes quantités. Des scientifiques du Centre de recherche Paul-Pascal (CRPP, CNRS/Université de Bordeaux) et de l'université néerlandaise d'Eindhoven sont pourtant parvenus à obtenir un auto-assemblage plus contrôlé et moins coûteux en cristaux liquides, en introduisant des patchs hydrophobes (attractifs entre eux) au bout des particules.

Dans ces travaux, les particules formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque voyelle se caractérise par son...) les cristaux liquides sont des virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous une forme extracellulaire ou intracellulaire. Sous la...) en forme de bâtonnet (En biologie, le bâtonnet (ou « cellule en bâtonnet ») est une cellule réceptrice situé au fond de l'œil et composant, avec les cônes, les cellules photosensibles de la...). Un système déjà éprouvé qui s'observe et se contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) plus aisément que les systèmes moléculaires tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en se comportant de manière similaire. Les chercheurs ont greffé des patchs fluorescents et hydrophobes au bout des bâtonnets, qui s'attirent entre eux (fuyant le solvant aqueux environnant), les forçant alors à s'aligner. Plus il y a de patchs sur les particules, moins elles ont besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes...) d'être nombreuses pour former une phase lamellaire, comme l'ont prouvé les résultats expérimentaux confirmés par des simulations numériques. En montrant la possibilité de fonctionnaliser des particules pour faciliter leur auto-organisation, ces travaux ouvrent la voie à terme à des procédés plus efficaces pour la conception de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) auto-assemblés fonctionnels.

Référence publication:
Andrii Repula, Mariana Oshima Menegon, Cheng Wu, Paul van der Schoot et Éric Grelet.
Directing liquid crystalline self-organization of rod-like particles through tunable attractive single tips.
Phys. Rev. Lett. - Mars 2019
DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.128008
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