Innovation : pour la première fois, une synthèse de polymères à la lumière du soleil

Alors que les procédés de polymérisation s’effectuent généralement à haute température, cette équipe a réussi à effectuer une synthèse de polymères complexes à température ambiante et sous la lumière du soleil. Les travaux relatant ce nouveau concept de fabrication qui s’appuie sur les propriétés des plasmons polaritons de surface (PPS) ont été publiés dans le Journal of Material Chemistry A.

Des PPS comme déclencheurs

S’affranchir de la contrainte de température pour la polymérisation présente deux avantages : l’économie énergétique tout d’abord, puisque généralement la synthèse des polymères s’effectuent autour de 150°C, mais aussi une plus grande liberté pour créer des polymères fonctionnels. En effet, certaines propriétés ont dû mal à être obtenues à cette température trop élevée.

Les plasmons polaritons de surface sont des ondes électromagnétiques qui se produisent à la surface d’un métal (ou d’un diélectrique) ou à l’interface métal/air. Ces ondes impliquent un plasmon (oscillation mécanique collective d’un nuage d’électrons à la surface d’un métal) qui se couple à une onde lumineuse. C’est l’onde de surface ainsi créée qu’on appelle plasmon polariton de surface. Elle se comporte lors de son déplacement un peu comme la lumière guidée dans une fibre optique. Le fonctionnement exact des plasmons polaritons de surface n’est pas encore bien compris, mais on les utilise déjà pour des applications en photonique, microscopie etc.

C’est la première fois que l’on utilise la création de PPS pour initier la synthèse d’un polymère à la lumière du jour.

Une synthèse de polymères fonctionnels

Cette équipe de chimistes russes, tchèques et français a travaillé sur des polymérisations radicalaires en présence de nitroxydes. Les synthèses ont été effectuées à la surface de fines plaques d’or d’une épaisseur maximale de 20nm. La surface des plaques était structurée pour maximiser les phénomènes de plasmons polaritons. Sur ces plaques, des molécules d’alkoxyamine ont été placées pour servir de catalyseur à la polymérisation de monomères de N-isopropylacrylamide (NIPAM). Les plaques ont ensuite été exposées soit à des rayons lasers soit à la lumière du jour (en extérieur lors de jours ensoleillés). Ainsi exposées, des chaînes de polymères se sont créées. Sur ces premières chaînes, les chercheurs ont ensuite réussi à obtenir un second polymère (le pVBBA, polymère basé sur le 4-vinylbenzène boronic acid). Ces deux polymères sont des polymères fonctionnels présentant des propriétés bien particulières. Ainsi, le pNIPAM devient insoluble dans l’eau à une température supérieure à 32°C (permettant par exemple la fabrication de vaisseaux artificiels).

Par ailleurs, au cours de leurs recherches, les chimistes se sont aperçus que la structure obtenue à partir de la plaque d’or et d’un polymère fonctionnel à la surface peut constituer un capteur très sensible. Le biocapteur ainsi créé s’est révélé capable de détecter des glycoprotéines, y compris à l’état de traces. Reste maintenant à sortir ces résultats du laboratoire pour en faire des techniques plus industrielles.