Rationalisation du comportement contractile de matériaux polymériques photosensibles fondés sur des moteurs moléculaires synthétiques

Rationalization of the contractile behavior of light-sensitive polymeric materials based on synthetic molecular motors

• Auteur / Autrice : Alexis Perrot
• Direction : Emilie Moulin, Nicolas Giuseppone
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 30/09/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Katsonis
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nathalie Katsonis, Olivier Colombani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères

Actionneurs

Chimie organique

Mots clés libres

Matériaux photosensibles

Actionneurs

Moteurs moléculaires

Gels polymériques

Light-sensitive materials

Actuators

Molecular motors

Polymer gels

Résumé

L’intégration de moteurs moléculaires comme noeuds de réticulation dans des réseaux polymériques permet d’exploiter leur rotation unidirectionnelle nanoscopique pour entraîner un changement de volume macroscopique du matériau. Nous avons étudié l’impact de plusieurs paramètres structuraux et environnementaux sur la rotation du moteur et les conséquences sur la cinétique de contraction de ces réseaux. Ainsi, nous avons pu isoler l’influence du solvant, de la température, de l’épaisseur, de la puissance lumineuse et de la masse moléculaire entre noeuds de réticulation. Nous avons également changé la nature chimique du polymère afin de comprendre l’impact de la longueur de persistance. L’utilisation d’autres macromolécules a aussi permis l’obtention du premier exemple de l’actuation d’un élastomère amorphe causée par le mouvement unidirectionnel de moteurs moléculaires, ainsi que le premier exemple de gel physique photosensible, thermiquement réversible, intégrant ces mêmes molécules.

The integration of molecular motors as crosslinking agents in polymer networks allows for the exploitation of their nanoscopic unidirectional rotation to trigger a macroscopic volume change of the material. We studied the impact of several structural and environmental parameters on the rotation of molecular motors, and the consequences on the contraction kinetics of these networks. As such, we isolated the influence of the solvent, the temperature, the thickness, the light power, and the molar mass between crosslinks. We also changed the chemical structure of the polymers to understand the influence of the persistence length. The use of other macromolecules also led to the first example of an actuating amorphous elastomer caused by the unidirectional motion of molecular motors, as well as the first example of a light-sensitive physical gel, thermally reversible, integrating these molecules.