Les macromolécules chargées sont des molécules qui ont une charge électrique nette. Lorsque ces molécules sont dissoutes dans l’eau, elles interagissent entre elles grâce à des forces électrostatiques. Ces forces peuvent amener les molécules à s’auto-assembler en diverses structures, telles que des cristaux, des gels et des membranes.
La compréhension actuelle de la manière dont les macromolécules chargées s’auto-assemblent repose sur la théorie de Debye-Hückel, développée au début du 20e siècle. La théorie de Debye-Hückel prédit que les interactions électrostatiques entre macromolécules chargées sont à longue portée et répulsives. Cela signifie que les molécules auront tendance à rester aussi éloignées que possible les unes des autres, ce qui conduira à la formation de structures ouvertes et désordonnées.
Cependant, la nouvelle théorie développée par les chercheurs de l’Université de l’Illinois montre que les interactions électrostatiques entre macromolécules chargées peuvent en réalité être à courte portée et attractives. Cela signifie que les molécules auront tendance à se regrouper, ce qui conduira à la formation de structures plus compactes et ordonnées.
La nouvelle théorie est basée sur une combinaison de calculs théoriques et de mesures expérimentales. Les calculs montrent que les interactions électrostatiques entre macromolécules chargées sont affectées par la taille et la forme des molécules, ainsi que par la concentration en sel dans la solution. Les mesures expérimentales confirment que la nouvelle théorie peut prédire avec précision le comportement d’auto-assemblage des macromolécules chargées.
La nouvelle théorie pourrait avoir des implications pour la conception de nouveaux matériaux. Par exemple, cette théorie pourrait être utilisée pour concevoir de nouveaux matériaux plus résistants et plus conducteurs. La théorie pourrait également être utilisée pour comprendre des processus biologiques, tels que la formation de membranes cellulaires et l’assemblage de virus.
"Notre nouvelle théorie offre une nouvelle façon de comprendre comment les macromolécules chargées s'auto-assemblent", a déclaré le professeur Jianhua Xing, responsable de l'étude. "Cela pourrait conduire au développement de nouveaux matériaux et à une meilleure compréhension des processus biologiques."
