Les polymères aromatiques nus ont le potentiel d'être utilisés dans une large gamme de matériaux performants et fonctionnels. Cependant, leur synthèse est entravée par la faible solubilité de leurs composés parents. Des scientifiques de l'Université de Nagoya au Japon ont surmonté ce problème en synthétisant des polymères aromatiques nus à l'aide d'un support de dendrimère. En utilisant la solubilité élevée permise par le support de dendrimère, les polymères aromatiques nus pourraient être transférés avec succès vers d'autres matériaux pour créer des hybrides uniques qui ont le potentiel de devenir de nouveaux matériaux fonctionnels.

Les polymères aromatiques sont la plate-forme de premier choix pour les matériaux de nouvelle génération en raison de leurs propriétés optiques, électroniques et mécaniques distinctes ainsi que de leur biocompatibilité. En particulier, les poly(para-phénylène)s (PPP) et les polythiophènes (PT) ont suscité un énorme intérêt en raison de leurs hautes performances en tant que matériaux conducteurs et luminescents.

Comme leurs propriétés dépendent de manière critique de facteurs structuraux, il y a beaucoup d'intérêt pour la synthèse précise de polymères aromatiques. Cependant, en raison de fortes interactions intermoléculaires π−π, les PPP et PT parents sont insolubles dans les solvants sans aucun substituant. En raison de ce problème de solubilité, la synthèse directe, l'analyse des propriétés et la manipulation/le transfert de matériaux de longs polymères aromatiques nus sont restés insaisissables. Les PPP nus ne peuvent être obtenus que sous forme d'agrégats insolubles, difficiles à analyser et à utiliser.

Pour résoudre ce problème, une équipe dirigée par le professeur Kenichiro Itami et le professeur agrégé désigné Akiko Yagi de l'Institut des biomolécules transformatrices de l'Université de Nagoya a mis au point une méthode d'accrochage de polymères aromatiques à un dendrimère qui permet aux polymères aromatiques "nus" non substitués en chaîne d'être manipulé en solution. Leurs résultats ont été publiés dans Nature Communications .

Comme les dendrimères ont un grand nombre de groupes terminaux à leur périphérie, ils ont une variété de fonctions. "Nous avons supposé que les polymères aromatiques liés à un dendrimère géant peuvent acquérir une solubilité élevée en raison de l'encombrement stérique empêchant l'agrégation", explique Shusei Fujiki, le premier auteur de l'article.

La synthèse sur dendrimère de polymères aromatiques nus a été étudiée à l'aide d'une technique appelée polymérisation de Suzuki-Miyaura par transfert de catalyseur. En utilisant cette technique, la synthèse de divers polymères aromatiques nus, tels que les PT, les PPP, le polyfluorène et le copolymère séquencé, a été réalisée.

L'une des principales conclusions de leurs recherches a été qu'ils ont également pu dévoiler les propriétés photophysiques du squelette π-conjugué des polymères aromatiques nus, ce qui était auparavant difficile en raison de sa faible solubilité. Le groupe a également obtenu des polymères aromatiques non substitués en libérant le support de dendrimère par réduction du groupe ester.

Notamment, en raison de la solubilité élevée apportée par le support de dendrimère, les polymères aromatiques nus ont été transférés avec succès vers d'autres matériaux, tels que le gel de silice et les protéines, pour créer des hybrides uniques dotés de propriétés semi-conductrices organiques et susceptibles de devenir de nouveaux matériaux fonctionnels. Leur étude de preuve de concept a également montré que le polymère aromatique supporté par un dendrimère pouvait être utilisé comme "réactif" pour introduire des structures aromatiques non substituées et insolubles dans d'autres matériaux.

"La mauvaise solubilité des polymères aromatiques est un problème scientifique de longue date. Ces polymères aromatiques sont difficiles d'accès, mais c'est pourquoi ils sont fascinants. Nous pensons qu'ils présentent des propriétés intrigantes dérivées de chaînes principales nues." dit Akiko Yagi, co-responsable du projet.

"Ce travail a ouvert une nouvelle perspective dans la chimie des polymères aromatiques. Le point culminant de notre recherche est le transfert de polymères aromatiques nus vers d'autres matériaux. Un certain nombre de matériaux hybrides avec des structures π-conjuguées nues deviendront accessibles par notre stratégie", dit Kenichiro Itami, chef du groupe de recherche. L'équipe espère utiliser cette technologie pour fabriquer une gamme de matériaux hybrides fonctionnels. + Explorer plus loin

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