Une collaboration unique entre chimistes et mathématiciens de l'Université de technologie d'Eindhoven (TU/e) a conduit à une nouvelle technique d'imagerie qui permet l'étude de l'auto-assemblage moléculaire avec un niveau de détail sans précédent. Les chercheurs, dirigé par les professeurs TU/e ​​Bert Meijer et Remco van der Hofstad, ont publié leur percée la semaine dernière dans le principal journal Science . La nouvelle technique ouvre un monde d'opportunités uniques pour l'étude de matériaux complexes d'auto-assemblage avec de nombreuses applications potentielles en électronique, médecine et énergie.

En auto-assemblage moléculaire, de nouveaux matériaux sont fabriqués à partir de zéro, avec des propriétés qui ne se trouvent pas dans la nature. Le groupe de recherche dirigé par le prof.dr. Bert Meijer de l'ICMS se concentre sur les matériaux appelés polymères supramoléculaires – de longues chaînes constituées de molécules uniques. Ces matériaux ont une variété d'applications possibles, par exemple comme biomatériaux en médecine régénérative, comme nanotubes avec de bonnes propriétés conductrices en électronique, ou comme matériaux photovoltaïques dans les futures cellules solaires.

Technologie révolutionnaire

De bonnes techniques d'imagerie sont essentielles pour comprendre les processus dynamiques qui se déroulent à l'échelle micro et nanométrique de l'auto-assemblage moléculaire. La technique révolutionnaire et ingénieuse de « microscopie à super-résolution » introduite ces dernières années permet l'imagerie optique d'objets de dimensions inférieures à ce qui serait normalement possible avec une technique optique. Dans la revue Science , Meijer et le mathématicien prof.dr. Remco van der Hofstad du Département de mathématiques et d'informatique présente aujourd'hui une nouvelle avancée avec cette technique, permettant d'imager des phénomènes moléculaires jusqu'alors invisibles.

Collaborations rares

La contribution de Van der Hofstad était nécessaire car les machines moléculaires étudiées par le groupe de Meijer sont soumises à toutes sortes de facteurs aléatoires, conduisant à beaucoup de « bruit » dans les données. Les modèles stochastiques développés par Van der Hofstad permettent de faire une image beaucoup plus claire. "C'était comme si le 'brouillard' qui recouvrait nos images se levait d'un coup", dit l'auteur principal de la publication Lorenzo Albertazzi. Selon le chercheur italien, il est unique pour les chimistes et les mathématiciens de travailler ensemble de cette manière. "Nous devrions le faire beaucoup plus souvent, car ces domaines d'expertise sont très complémentaires.

Manifestation

De l'avis d'Albertazzi, la nouvelle technique est un grand pas en avant dans la compréhension des réactions d'assemblage. Dans leur publication, les auteurs démontrent leur approche avec une réaction bien connue dans laquelle deux chaînes avec des composants rouges et verts sont mélangés. "On a toujours pensé que l'échange de composants n'avait lieu qu'aux extrémités des cordes. Mais nous avons maintenant montré que les composants sont échangés sur toute la longueur de la corde." Albertazzi pense qu'il ne s'agit que d'un exemple de la vaste gamme de nouveaux matériaux et réactions qui peuvent maintenant être mieux compris avec cette technique.