Le polymère nouvellement développé allume et éteint sa fluorescence en réponse aux contraintes mécaniques. Crédit :Université d'Hokkaido
Des chercheurs de l'Institut Adolphe Merkle (AMI) de l'Université de Fribourg et de l'Université d'Hokkaido au Japon ont développé une méthode pour adapter les propriétés des molécules indicatrices de stress qui peuvent être intégrées dans des polymères et signaler des dommages ou des charges mécaniques excessives avec un signal optique.
Dans le cadre de leurs activités de recherche au sein du Pôle National de Compétence en Recherche Matériaux Bio-inspirés, Professeur Christoph Weder, la chaire de chimie des polymères et des matériaux à l'AMI, et son équipe étudient des polymères qui changent leurs caractéristiques de couleur ou de fluorescence lorsqu'ils sont soumis à une charge mécanique. L'approche dominante pour réaliser cette fonction est basée sur des molécules de capteur spécialement conçues qui contiennent des liaisons chimiques faibles qui se brisent lorsque la force mécanique appliquée dépasse un certain seuil. Cet effet peut provoquer un changement de couleur ou d'autres réponses prédéfinies. Une limite fondamentale de cette approche, cependant, est que les liaisons faibles peuvent également se rompre lors d'une exposition à la lumière ou à la chaleur. Ce manque de spécificité réduit l'utilité pratique des polymères indicateurs de stress. Il rend normalement aussi l'effet irréversible.
En s'attaquant à ce problème, Weder et le Dr Yoshimitsu Sagara, un chercheur japonais qui a passé deux ans dans le groupe de Weder à l'AMI avant de rejoindre l'Université d'Hokkaido en tant que professeur adjoint, ont conçu un nouveau type de molécule de capteur qui ne peut être activée que par une force mécanique. Contrairement aux molécules de transduction de force précédentes, aucune rupture de liaison chimique n'a lieu. Au lieu, les nouvelles molécules de capteur se composent de deux parties qui s'imbriquent mécaniquement. Cette interconnexion empêche la séparation des deux parties, tout en leur permettant d'être rapprochés ou éloignés les uns des autres. Une telle poussée et traction moléculaire fait passer la fluorescence de la molécule d'éteinte à allumée.
