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Le 01 juin 2017 à 00h 00 par Par Dinhill On

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Chimie supramoléculaire : Vers des matériaux et des systèmes plus intelligents

Extrait : Q uel est le point commun entre les enzymes, les matériaux auto-réparants et les nanotechnologies ? Tous font appel à des réactions liées à la chimie supramoléculaire, c'est-à-dire s'intéressant aux interactions faibles entre les molécules (liaisons hydrogènes, forces de van der Waals, liaisons électrostatiques, etc.). Si le concept a été introduit par les travaux en enzymologie d'Emil Fisher en 1894 ou ceux de Johannes van der Waals au début du 20e siècle, il a été mis en lumière via le Prix Nobel de chimie décerné en 1987 à Jean-Marie Lehn de l'Université de Strasbourg et à ses confrères Charles Pedersen et Donald Cram, pour leurs travaux sur les interactions non-covalentes hautement sélectives entre des complexes moléculaires. « Le prix Nobel décerné en 1987 a permis de prendre conscience des possibilités offertes par les interactions faibles. Ce qui a donné suite à de nombreux travaux de R&D dans tous les différents domaines de la chimie : médicinale, matériaux, etc. » , soutient Ivan Huc, directeur de recherche à l'Institut européen de chimie et biologie (IECB) de Bordeaux (Gironde). Ainsi, la chimie supramoléculaire continue d'être d'actualité dans des travaux de recherche aujourd'hui. La preuve avec le prix Nobel de chimie 2016 décerné à Jean-Pierre Sauvage, James Fraser Stoddart et Bernard Feringa pour la conception et la synthèse de machines moléculaires. Contrairement à la chimie basée sur les liaisons covalentes, la chimie supramoléculaire se caractérise par la mise en oeuvre de phénomènes d'association réversible. « Ces liaisons peuvent entrer en jeu dans les phénomènes de complexation sélective, à l'instar de la reconnaissance moléculaire d'une enzyme et de son substrat » , indique Bernold Hasenknopf, professeur à l'Institut parisien de chimie moléculaire (IPCM) de l'université Pierre et Marie Curie (UPMC). Avant de poursuivre : « Cette chimie supramoléculaire offre également la possibilité de fabriquer de nouvelles architectures à l'échelle nanométrique dotées de capacité d'auto-assemblage. L'interaction de plusieurs molécules différentes permet ainsi de donner des propriétés physico-chimiques nouvelles ou recherchées » . Et ces structures sont ainsi modulables rien qu'en changeant les conditions de leur environnement : température, pH, présence d'agents chimiques, etc.   Des applications commerciales existantes dans les matériaux   Les apports de la chimie supramoléculaire ont ouvert de nouvelles perspectives dans les applications de matériaux les rendant fonctionnels et adaptatifs. « Ces interactions réversibles peuvent influencer l'assemblage de polymères, notamment sur les aspects de viscosité, de pouvoir de déformation, etc. » , indique Bernold Hasenknopf (IPCM). Ainsi, quelques industriels de la chimie se sont focalisés sur les polymères supramoléculaires, et plus largement à la famille des polymères dynamiques (dynamères). Par exemple, le Japonais Mitsui a étudié le potentiel de ces polymères en collaboration avec le laboratoire dirigé par Jean-Marie Lehn à Strasbourg. Il a notamment travaillé sur l'emploi des dynamères pour l'obtention de membranes échangeuses de protons pour des piles à combustible. Le groupe japonais s'est focalisé en particulier sur la production de « dynamères verts » , dotés d'une double fonction de biodégradation contrôlée. « Ces polymères résultent de la formation de liaisons réversibles (notamment de type...

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