Les chercheurs de POSTECH ont réussi à créer la structure complexe du « cauchemar du plombier » dans les copolymères séquencés, une réalisation révolutionnaire qui ouvre la voie à de nouvelles applications dans les domaines de la nanotechnologie et de la science des matériaux. Cette découverte démontre le potentiel de création de diverses nanostructures polymères dotées de propriétés adaptées. (Concept de l’artiste). Crédit : Issues.fr
La structure cauchemardesque du plombier se présente comme un assemblage où toutes les sorties semblent converger vers l’intérieur – un cauchemar de plombier mais un caractère unique attendu pour les chercheurs, suggérant des traits distinctifs divergents des matériaux traditionnels. Néanmoins, cette configuration complexe était jugée inaccessible, à la limite de l’impossible.
Récemment, une équipe de recherche de l’Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) a mis au jour des indices provenant de minuscules extrémités négligées, transformant ce rêve en réalité. La prestigieuse revue internationale Science a non seulement publié cette recherche, mais l’a également mise en lumière sous la forme d’un article, suscitant un intérêt considérable au sein des cercles universitaires.
Percée dans la recherche sur les nanostructures
Le professeur Moon Jeong Park et le doctorant Hojun Lee du département de chimie de POSTECH ont donné vie à des nanostructures de copolymères séquencés (ci-après BCP), qui n’étaient auparavant qu’envisagées. Cette étude a été récemment publiée dans la revue Science.
Les BCP représentent des polymères construits en liant des blocs d’un monomère avec des blocs d’un autre. Capable d’auto-assemblage, l’artisanat de BCP est diversifié à l’échelle nanométrique structures, trouvant des applications généralisées dans des domaines couvrant les semi-conducteurs et la médecine. Des études récentes ont exploré vigoureusement les comparaisons des propriétés optiques et mécaniques basées sur la structure du BCP. Cependant, à mesure que les structures deviennent plus complexes, leur stabilité thermodynamique diminue, ce qui pose des défis considérables lors de leur production.
Visualisation de nanostructures réalisées à l’aide de BCP fonctionnalisés en di-end. Crédit : POSTECH
Le cauchemar du plombier réalisé
Parmi ces structures, le cauchemar du plombier, présentant un empilement médial des extrémités de la chaîne polymère, se présente comme une formation extrêmement complexe et distinctive. Bien que les cas réels de sa manifestation soient absents, on a émis l’hypothèse qu’il possédait des caractéristiques optiques et mécaniques uniques en raison de sa structure de canal distinctive, ce qui le distinguait des autres nanostructures.
Dans cette recherche révolutionnaire, l’équipe a défié les attentes en transformant l’impossible en possible. Alors que la plupart des recherches se sont concentrées sur les principales chaînes de polymères constituant les BCP, les chercheurs se concentrent désormais sur les extrémités discrètes des chaînes, représentant moins de 1 pour cent. Ils ont conçu des BCP fonctionnalisés à deux extrémités en reliant différentes molécules à chaque extrémité de la chaîne polymère. Par conséquent, les extrémités de la chaîne de polymère ont présenté une attraction mutuelle robuste, provoquant la fusion de toutes les queues de polymère vers l’intérieur, marquant ainsi la réalisation réussie par l’équipe de la structure du cauchemar du plombier, une première réalisation mondiale.
Élargir le domaine des structures BCP
En outre, l’équipe a réussi à produire une gamme de structures BCP qui étaient jusqu’ici restées énigmatiques, notamment des structures gyroïdes et en diamant. Cette réussite dans la matérialisation de structures BCP auparavant confinées aux domaines de l’imagination et de la théorie constitue un exploit important.
Il convient de noter en particulier que l’importance de cette étude réside dans la conclusion selon laquelle des structures complexes peuvent être réalisées de manière stable lorsque des forces puissantes existent aux extrémités, malgré divers ajustements apportés à la composition du polymère BCP et aux propriétés chimiques de la chaîne principale. Cela suggère l’applicabilité et l’adaptabilité universelles de cette recherche pour de futures études axées sur le développement de diverses nanostructures polymères à structure composite.
Le professeur Alisyn J. Nedoma de l’Université de Sheffield, experte dans le domaine du PCA, a fait remarquer dans le Science commentaire : « Il jette les bases de la conception de nouvelles nanostructures BCP », évaluant la rentabilité potentielle de la création de nanostructures présentant les caractéristiques souhaitées.
Le professeur Moon Jeong Park, responsable de l’étude, a expliqué : « Cette recherche nous a permis d’établir une méthode pour développer des structures de réseau sur mesure dans le BCP polymère. Il servira de plate-forme pour la fabrication de BCP polymères dotés de diverses propriétés dans les applications nanotechnologiques.
Ce travail a été mené avec le soutien des programmes suivants de la Fondation nationale de recherche de Corée : programme de recherche à mi-carrière, programme de découverte de matériaux créatifs et programme de centre de recherche scientifique.
