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...) mené par des chercheurs du Laboratoire de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) et chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) 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...) 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...) 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...) 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...) 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...) 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...) 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...) 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...) 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...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) 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...) fine de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) 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...) 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...) 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...) 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...) Électronique Intégrative, Centre de Biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) 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...) 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...) 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...).fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) - Institut de chimie du CNRS
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