La stratégie de commutation catalytique est l'étape clé dans la production d'un quarterpolymère tétrabloc cristallin à quatre composants.

En jonglant avec quatre réactions chimiques différentes dans un seul flacon, les chercheurs du KAUST ont combiné quatre polymères pour former une seule substance multicristalline. Les matériaux qui combinent de manière transparente plusieurs polymères fusionnent potentiellement les meilleurs aspects de chaque matériau.

La nouvelle approche polyvalente pour créer ces "polymères multiblocs multicristallins, " développé par Nikos Hadjichristidis du Centre de Catalyse KAUST et son équipe, en collaboration avec Yves Gnanou, pourrait conduire à une toute nouvelle famille de matériaux polymères avancés.

Les polymères sont des molécules à longue chaîne fabriquées en connectant ensemble de petites molécules "unités monomères, " comme un chapelet de perles identiques sur un collier. Récemment, les chercheurs ont développé des moyens de fabriquer des copolymères « doubles cristallins » dans lesquels une partie de la chaîne est constituée d'un type de monomère et l'autre partie est constituée d'un autre. "Les copolymères séquencés double cristallin ont une myriade d'applications, comme pour le stockage d'énergie, l'ingénierie tissulaire et l'administration de médicaments, " dit Viko Ladelta, membre de l'équipe d'Hadjichristidis.

L'ajout d'un nombre encore plus important de sections polymères différentes a le potentiel de produire des matériaux aux propriétés encore plus avancées. "Mais les procédures synthétiques sont très exigeantes, " explique Ladelta. " Il était difficile d'effectuer même la synthèse de copolymères à blocs doubles cristallins, en raison de l'incompatibilité des monomères et des catalyseurs. » La fabrication de matériaux qui incorporent quatre monomères différents dans quatre blocs chimiquement différents - les quarts de polymères tétra-séquencés tétracristallins - conduit à une incompatibilité encore plus grande.

Hadjichristidis et son équipe ont mis au point une astuce, appelé commutation de catalyseur, pour aider à surmonter le problème d'incompatibilité. La plupart des catalyseurs organiques qui sont utilisés pour une réaction de formation de polymère, appelée polymérisation par ouverture de cycle, sont soit des acides, soit des bases. En ajoutant un type de monomère à la chaîne polymère dans des conditions basiques, puis ajustement du pH et utilisation d'un second catalyseur pour ajouter le monomère suivant, il est possible de créer des polymères multiblocs dans un seul pot de réaction. « Cette stratégie permet de gagner du temps et évite également le risque de toute contamination du polymère, " dit Ladelta.

Le groupe de Hadjichristidis a déjà utilisé la commutation de catalyseurs entre des catalyseurs organiques pour créer des polymères doubles et triples cristallins. Maintenant, pour la première fois, l'équipe a montré qu'il est possible d'ajuster le pH, puis passer d'un catalyseur organique à un catalyseur métallique, pour fabriquer un quart de polymère tétraséquencé tétracristallin.

« Notre plan est d'étendre la portée de la stratégie de changement de catalyseur à d'autres types de polymérisation, " Ladelta dit. "Nous synthétiserons des polymères multicristallins plus complexes et collaborerons avec des physiciens des polymères pour comprendre les propriétés physiques afin de nous guider vers des applications dans le monde réel."