Posté par Redbran le Mercredi 15/05/2019 à 14:00
Un assemblage de cristaux liquides contrôlé par des patchs

Phase cristal-liquide lamellaire formée de particules présentant à leur extrémité un patch hydrophobe (de couleur rouge) observée en microscopie de fluorescence. Seules quelques particules en forme de bâtonnet ont été fonctionnalisées par des chromophores© E. Grelet (2019)
Selon leur organisation dans l’espace, les cristaux liquides possèdent différentes propriétés mécaniques, optiques et électroniques. Grâce à des patchs "collants", des physiciens du Centre de recherche Paul-Pascal (CRPP, CNRS/Université de Bordeaux) et de l’université d’Eindhoven parviennent à arranger les cristaux liquides de nanoparticules, par exemple pour l’élaboration de capteurs et de cellules photovoltaïques. Ces travaux, publiés dans la revuePhysical Review Letters, présentent un moyen efficace et alternatif de contrôler la structuration des cristaux liquides.

Lorsque deux objets ne peuvent pas s’interpénétrer, on parle de répulsion de coeur dur. Cette interaction simple et intuitive se retrouve dans de nombreux phénomènes physiques, comme les différents processus d’auto-assemblage de particules. L’auto-organisation en phase cristal-liquide lamellaire, où les particules s’alignent en couches avec une orientation tête-bêche, présente une structure lamellaire aux propriétés optiques remarquables, utilisables dans les capteurs ou les cellules photovoltaïques. Cependant, cette organisation lamellaire ne se produit spontanément que si les particules sont présentes en grandes quantités. Des scientifiques du Centre de recherche Paul-Pascal (CRPP, CNRS/Université de Bordeaux) et de l’université néerlandaise d’Eindhoven sont pourtant parvenus à obtenir un auto-assemblage plus contrôlé et moins coûteux en cristaux liquides, en introduisant des patchs hydrophobes (attractifs entre eux) au bout des particules.

Dans ces travaux, les particules formant les cristaux liquides sont des virus en forme de bâtonnet. Un système déjà éprouvé qui s’observe et se contrôle plus aisément que les systèmes moléculaires tout en se comportant de manière similaire. Les chercheurs ont greffé des patchs fluorescents et hydrophobes au bout des bâtonnets, qui s’attirent entre eux (fuyant le solvant aqueux environnant), les forçant alors à s’aligner. Plus il y a de patchs sur les particules, moins elles ont besoin d’être nombreuses pour former une phase lamellaire, comme l’ont prouvé les résultats expérimentaux confirmés par des simulations numériques. En montrant la possibilité de fonctionnaliser des particules pour faciliter leur auto-organisation, ces travaux ouvrent la voie à terme à des procédés plus efficaces pour la conception de matériaux auto-assemblés fonctionnels.

Référence publication:
Andrii Repula, Mariana Oshima Menegon, Cheng Wu, Paul van der Schoot et Éric Grelet.
Directing liquid crystalline self-organization of rod-like particles through tunable attractive single tips.
Phys. Rev. Lett. - Mars 2019
DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.128008
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