Selon une étude publiée dans la revue Nature Communications, l’équipe a créé un nouveau système – inspiré de la photosynthèse – qui utilise la lumière visible pour générer des espèces radicalaires réactives pouvant déclencher la polymérisation. Ce système permet une conversion presque parfaite des monomères en polymères avec une configuration haute résolution et une résistance mécanique améliorée.
La photopolymérisation est une technique largement utilisée dans diverses industries, notamment l'impression 3D, la dentisterie et la microélectronique, où les monomères liquides sont convertis en polymères solides lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Le processus de génération d’espèces de radicaux libres – des intermédiaires réactifs cruciaux pour initier la polymérisation – repose généralement sur la lumière ultraviolette (UV), qui peut être nocive et nécessite un équipement spécialisé.
Cependant, la nouvelle étude présente une approche alternative utilisant la lumière visible, plus sûre et compatible avec une plus large gamme de matériaux. L’équipe a capitalisé sur les caractéristiques uniques des complexes de métaux de transition, en particulier les complexes de fer, qui peuvent subir des transitions de transfert de charge ligand-métal (LMCT) induites par la lumière. Ces transitions génèrent des espèces radicalaires réactives par le transfert d’un électron du ligand au centre métallique, initiant ainsi la polymérisation.
En combinant un complexe de fer avec un absorbeur de lumière visible soigneusement conçu, les chercheurs ont obtenu une photopolymérisation radicalaire induite par la lumière visible très efficace. L'absorbeur sert de photosensibilisateur, capturant la lumière visible et transférant de l'énergie au complexe de fer, qui génère alors des espèces radicalaires.
En outre, l’équipe a appliqué avec succès son système dans diverses applications pratiques, notamment l’impression 3D avec une résolution inférieure à 100 micromètres, le durcissement des composites dentaires et la fabrication d’actionneurs et de capteurs souples. Les propriétés mécaniques améliorées et la biocompatibilité des polymères résultants les rendent bien adaptés à ces applications.
L'auteur correspondant de l'étude, Craig J. Hawker, professeur de chimie et de matériaux à l'UC Santa Barbara, souligne l'importance de leurs découvertes :
« La capacité d'utiliser la lumière visible pour une photopolymérisation efficace des radicaux libres ouvre de nouvelles opportunités dans de nombreux domaines, notamment l'impression 3D, les revêtements et les applications biomédicales. Ce travail représente une avancée majeure dans le domaine de la photopolymérisation et a le potentiel de révolutionner la façon dont nous traitons. et fabriquer des matériaux.
En intégrant des molécules absorbant la lumière visible dans des systèmes photopolymérisables, les chercheurs améliorent efficacement l’efficacité de la photopolymérisation radicalaire, ouvrant la voie à des applications plus polyvalentes, plus sûres et plus pratiques dans diverses industries.
