Un gel contractile qui stocke l'énergie lumineuse

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21/01/15

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Une équipe de l'Institut Charles-Sadron du CNRS menée par Nicolas Giuseppone, professeur à l'Université de Strasbourg, a créé un gel de polymères capable de se contracter grâce à des moteurs moléculaires artificiels. Ce gel reproduit ainsi la capacité des systèmes vivants de générer des mouvements moléculaires collectifs.

Depuis des dizaines d'années, les chimistes cherchent à produire ce type de mouvements à partir de moteurs artificiels. Pour y parvenir, les chercheurs de l'Institut Charles-Sadron ont remplacé les points de réticulation d'un gel, qui raccordent les chaînes de polymères entre elles, par des moteurs moléculaires rotatifs, constitués de deux parties qui peuvent tourner l'une par rapport à l'autre si on leur fournit de l'énergie. Pour la première fois, ils ont réussi à faire fonctionner ces moteurs de façon coordonnée et pérenne dans le temps, jusqu'à l'échelle macroscopique : dès que les moteurs sont activés par la lumière, ils enroulent les chaînes de polymères du gel sur elles-mêmes ce qui a pour effet de le contracter.

De la même façon que les systèmes vivants, ces moteurs consomment de l'énergie pour produire un mouvement continu. Cette énergie lumineuse n'est cependant pas totalement dissipée : elle est transformée en énergie mécanique, par l'intermédiaire de l'enroulement des chaînes de polymères, et stockée dans le gel. Si le matériau est exposé de manière prolongée à la lumière, la quantité d'énergie contenue dans la contraction des chaînes de polymères devient très importante, allant jusqu'à provoquer une violente rupture du gel. Les chercheurs de l'Institut Charles-Sadron cherchent donc, désormais, à tirer parti de cette nouvelle forme de stockage de l'énergie lumineuse, et à la réutiliser de façon contrôlée.

Cette étude est publiée dans Nature Nanotechnology le 19 janvier 2015.

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