Les polymères exhibant leurs fonctions par la lumière sont étudiés depuis quelques décennies car ils permettent la miniaturisation des dispositifs, économie d'énergie, et un contrôle précis du signal. Polymères à base d'azobenzène, diaryléthylène, etc. sont les pionniers, et de nombreux exemples de moteurs actionnés par la lumière et de muscles artificiels ont été rapportés. D'autre part, acide cinnamique, qui est un constituant de la lignine dans le bois naturel, présentent également la fonction par les rayons ultraviolets (UV), de sorte qu'il a été appliqué aux polymères. Le mécanisme de déformation de ces polymères à base de cinnamate n'a pas été clarifié car les deux réactions d'isomérisation cis-trans double liaison et de cycloaddition [2+2] se produisent presque simultanément. Le mécanisme n'étant pas précisé, son utilisation comme matériau photodéformable n'a pas reçu autant d'attention que l'azobenzène et le diaryléthène mentionnés ci-dessus.

Pour faire face à ces problèmes, une équipe de chercheurs du Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) étudie le mécanisme de photocintrage des films de polycinnamete biosourcés. Leur dernière étude, Publié dans Matériaux et interfaces appliqués ACS , était dirigé par le professeur Tatsuo Kaneko et le professeur assistant Kenji Takada impliquait également le professeur Hideyuki Murata, Professeur agrégé Kosuke Okeyoshi, et le professeur adjoint de recherche Amit Kumar.

Dans cette étude, les polyesters ont été synthétisés à partir de coumarates dans lesquels des groupes hydroxyle ont été substitués dans les aromatiques du cinnamate. Parmi eux, ceux présentant une photodéformabilité étaient le poly(acide 3-hydroxycinnamique) (P3HCA) et le poly(3, acide 4-dihydroxycinnamique) (PdHCA). Bien que les deux films aient une unité cinnamate, P3HCA a montré une déformation convexe par rapport à une source UV, et PdHCA a montré une déformation concave, respectivement. Ces différences ont été analysées par diverses analyses spectrales. D'abord, lorsque la durée de vie de fluorescence a été mesurée, il a été constaté qu'il existe deux états excités dans P3HCA. Prochain, par mesure spectroscopique infrarouge (IR) résolue en temps, l'absorption de la double liaison de l'unité cinnamate a été tracée à partir du changement du spectre IR pendant l'irradiation UV.

Dans le cas de P3HCA, il a été confirmé que l'absorption de la liaison -CH=CH- formée en cis était augmentée en augmentant le temps d'irradiation UV. D'autre part, en PdHCA, aucun changement dans l'absorption de -CH=CH- formé en cis n'a été confirmé. Pour prouver ces photoexpansions, une expérience a été menée dans laquelle un film de P3HCA a été recouvert d'un photomasque et des rayons UV ont été irradiés par le dessus. Lorsque le film autoportant a été irradié avec des UV à travers un photomasque, la surface non irradiée présentait également une déformation. Par conséquent, lorsqu'une expérience d'irradiation a été menée avec le film P3HCA enduit sur le substrat de verre, il n'y avait pas de déformation de la surface, le côté opposé, non irradié aux UV, et aucune déformation de la partie recouverte du photomasque n'a été observée. A partir des résultats ci-dessus, il a été trouvé que P3HCA présente une déformation convexe en se dilatant par rapport aux UV en raison de l'isomérisation cis.

Il n'y a pas d'autre exemple qui soit biosourcé et puisse contrôler la déformation par rapport à la lumière UV. En outre, en élucidant le mécanisme de déformation des polycinnamates à travers cette recherche, un contrôle précis de la photodéformabilité basé sur une conception de polymère dense peut être attendu. Le fait que la photodéformabilité diffère selon la forme de la molécule, comme l'explique le Pr Kaneko :« même s'il s'agit des mêmes constituants, les comportements de déformation étaient différents. Ces résultats soutiennent fortement la corrélation entre la structure et les propriétés physiques des polymères à base de cinnamate, et cette étude devient la bonne perspective des polymères biosourcés et photosensibles. on peut s'attendre à ce qu'il contribue grandement au développement de nouveaux matériaux basés sur la conception moléculaire.

De nouveaux progrès dans le polycinnamate biosourcé en tant que matériaux photodéformables nous rapprocheront, espérons-le, d'un actionneur contrôlable plus précisément et d'une société durable.