Une équipe de recherche de la Florida State University a développé des méthodes pour manipuler les polymères d'une manière qui modifie leur structure fondamentale, ouvrant la voie à des applications potentielles dans la livraison et la mainlevée de marchandises, matériaux recyclables, robots mous qui changent de forme, antimicrobiens et plus encore.

"Nous faisons changer complètement d'architecture un polymère par une réponse chimique, " a déclaré Justin Kennemur, professeur adjoint de chimie à la FSU. " Dans la nature, cela se produit aussi. Pensez à la façon dont une chenille devient un papillon. La machinerie cellulaire modifie la conception des biopolymères naturels et donc leurs propriétés. C'est ce que nous faisons avec les polymères synthétiques."

La recherche est publiée dans le Journal de l'American Chemical Society .

Les polymères sont des matériaux constitués de grandes chaînes moléculaires composées d'unités répétitives chimiquement similaires. Ils touchent presque tous les aspects de la vie quotidienne et incluent des matériaux comme les plastiques, les caoutchoucs et les gels et les structures biologiques naturelles telles que l'ADN et les protéines.

Dans la grande image, Kennemur travaille au développement de polymères hautes performances aux propriétés super élastiques et super douces qui pourraient être utilisés comme substituts articulaires ou cartilagineux. Pour faire ça, lui et son équipe explorent les limites de la façon dont les polymères existants répondent aux stimuli et peuvent être réorganisés pour de meilleures performances.

Les polymères qui se "décompressent" spontanément ou se détériorent en réponse à un stimulus externe ont attiré l'attention des scientifiques pour leur utilisation potentielle dans une variété d'applications. Cependant, cette détérioration spontanée - appelée dépolymérisation - les rend souvent difficiles à assembler en premier lieu.

Kennemur a affiné un processus pour à la fois créer le polymère et le faire se décomposer, changer complètement sa structure.

Kennemur et son équipe ont développé une stratégie thermodynamique dans laquelle ils synthétisent les macromolécules à une température plus basse - environ -15 à 0 degrés Celsius - puis stabilisent le polymère avant de le réchauffer. À des températures plus chaudes, les matériaux pourraient se dépolymériser avec un événement déclencheur - l'introduction d'une quantité catalytique de l'élément ruthénium - qui provoque une décompression du polymère.

« Nous avons vraiment investi pour tirer parti des principes thermodynamiques fondamentaux de la science des polymères, et nous l'utilisons pour transformer les molécules en une variété de formes et de chimies possibles, " a déclaré Kennemur. " C'est une façon de recycler ces matériaux, mais c'est aussi un moyen de les amener à réagir et à changer leur architecture. Il y a beaucoup de possibilités amusantes avec ça."