Les semi-conducteurs polymères - des matériaux qui ont été rendus souples et extensibles mais toujours capables de conduire l'électricité - sont prometteurs pour l'électronique future qui peut être intégrée dans le corps, y compris les détecteurs de maladies et les moniteurs de santé.

Pourtant jusqu'à maintenant, les scientifiques et les ingénieurs ont été incapables de donner à ces polymères certaines fonctionnalités avancées, comme la capacité de détecter les produits biochimiques, sans perturber complètement leur fonctionnalité.

Des chercheurs de la Pritzker School of Molecular Engineering (PME) ont développé une nouvelle stratégie pour surmonter cette limitation. Appelé "click-to-polymer" ou CLIP, cette approche utilise une réaction chimique pour attacher de nouvelles unités fonctionnelles sur des semi-conducteurs polymères.

Grâce à la nouvelle technique, les chercheurs ont développé un dispositif de surveillance du glucose en polymère, démontrant les applications possibles de CLIP dans l'électronique intégrée à l'homme. Les résultats ont été publiés le 4 août dans la revue Question .

"Les polymères semi-conducteurs sont l'un des systèmes de matériaux les plus prometteurs pour l'électronique portable et implantable, " a déclaré le professeur adjoint Sihong Wang, qui a dirigé la recherche. "Mais nous devons encore ajouter plus de fonctionnalités pour pouvoir collecter des signaux et administrer des thérapies. Notre méthode peut fonctionner largement pour incorporer différents types de groupes fonctionnels, qui, nous l'espérons, conduira à des sauts de grande envergure dans le domaine."

Fonctionnaliser les polymères sans diminuer leur efficacité

Pour obtenir de nouvelles fonctionnalités de ces polymères semi-conducteurs, également appelés polymères conjugués, de nombreux chercheurs ont déjà essayé de les construire à partir de zéro en incorporant directement des fonctionnalités avancées dans les conceptions moléculaires. Mais les procédures conventionnelles pour ce faire ont échoué, soit parce que les molécules n'ont pas pu résister aux conditions nécessaires pour les attacher aux chaînes polymères, ou parce que le processus de synthèse a diminué leur efficacité.

Pour surmonter cela, Wang, avec l'étudiante diplômée Nan Li, développé la méthode CLIP, qui utilise une cycloaddition azoture-alcyne catalysée par le cuivre pour ajouter des unités fonctionnelles à un polymère. Parce que cette "réaction de clic" se produit après la création du polymère, il n'affecte pas beaucoup ses propriétés initiales.

Non seulement que, la réaction pourrait être utilisée dans la fonctionnalisation en masse du polymère et dans la fonctionnalisation de surface, toutes deux essentielles pour créer une électronique fonctionnelle.

Un système potentiellement révolutionnaire

Pour démontrer l'efficacité de CLIP, les chercheurs ont attaché des unités qui pourraient photo-modèle le polymère, important pour la conception de circuits dans le matériau. Ils ont également ajouté des fonctionnalités pour détecter directement les biomolécules. Leur capteur de biomolécules utilisait une enzyme glucose oxydase pour détecter le glucose, ce qui provoque alors des modifications de la conductance électrique du polymère et amplifie le signal.

Aujourd'hui, le groupe capitalise sur son succès en ajoutant d'autres fonctionnalités bio-actives et biocompatibles à ces polymères, qui, selon Li, "a le potentiel de devenir une technologie révolutionnaire".

« Nous espérons que les chercheurs de tous les domaines utiliseront notre méthode pour doter encore plus de fonctionnalités ce système de matériaux et les utiliser pour développer la prochaine génération d'électronique intégrée à l'homme en tant qu'outil clé dans les soins de santé, " a dit Wang.