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Les trois axes de recherche de l’ICS

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Une association d’expertises, assez unique dans un même laboratoire, en matière de chimie des polymères, d’ingénierie supramoléculaire, de physicochimie des matériaux et de physique de la matière molle, permet aujourd’hui de relever de nouveaux défis selon trois axes de recherche émergents, tant au niveau des applications visées que des concepts fondamentaux qui les sous-tendent. Ces trois axes de recherche concernent plus spécifiquement les polyélectrolytes, les polymères aux interfaces et les systèmes auto-assemblés.

Ce sont des polymères ioniques naturels ou synthétiques, solubles dans l’eau et qui sont largement utilisés en pharmacie, en biologie, dans la cosmétique, l’agroalimentaire, le traitement des eaux ou l’exploitation pétrolière. Dans la plupart des applications les polyélectrolytes sont en présence de divers composés de charge opposée ou identique et la complexité introduite dans ces mélanges nécessite des études théoriques et expérimentales sur des systèmes modèles, qu’il s’agisse de complexes de polyélectrolytes en solution ou de multicouches alternées de polyanions et de polycations.

  • Les polymères aux interfaces (lien)

Dans de nombreuses situations de chimie ou de physique des surfaces, on retrouve des chaînes polymères greffées, adsorbées ou confinées dans un film très mince. La conformation et la dynamique des macromolécules en surface ou au voisinage d’une surface présentent des différences notables avec celles qui sont observées en volume. Il en résulte des propriétés physico-chimiques, mécaniques ou de structuration qui sont encore mal comprises et qui rendent nécessaires des études théoriques et de simulation numérique des polymères aux interfaces, en complément des investigations expérimentales qui sondent les propriétés de surface.

  • Les systèmes auto-assemblés (lien)

Ils sont fondés sur les phénomènes d’organisation moléculaire qui sont le résultat de l’association et de la structuration réversible et spontanée d’espèces moléculaires et macromoléculaires en entités de complexité supérieure, selon des processus régis par l’information intrinsèque contenue dans leurs constituants. Le fonctionnement du monde vivant est construit autour de ces principes de base de la chimie supramoléculaire et les systèmes biologiques, bien que particulièrement complexes, constituent une source importante d’inspiration pour le développement de nouveaux auto-assemblages. Par ailleurs, en nanosciences, l’approche "bottom-up" est aussi reliée à la maîtrise et à la programmation des interactions moléculaires pour produire des objets qui s’assemblent de manière hiérarchique et sont capables de contenir des fonctionnalités de plus en plus évoluées. Ces approches nécessitent une convergence d’efforts en synthèse organique et en études physico-chimiques pour dégager un cadre de compréhension thermodynamique et cinétique de la matière fonctionnelle auto-assemblée et auto-organisée.