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 (Une organisation est) dans l'espace, les
cristaux liquides (Un cristal liquide est un état de la matière qui combine des propriétés d'un liquide...) possèdent différentes propriétés mécaniques, optiques et électroniques. Grâce à des patchs "collants", des physiciens du Centre de
recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) Paul-Pascal (CRPP, CNRS/Université de Bordeaux) et de l'
université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) d'Eindhoven parviennent à arranger les cristaux liquides de nanoparticules, par exemple pour l'élaboration de
capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) et de cellules photovoltaïques. Ces travaux, publiés dans la revue
Physical 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 (L'auto-organisation est un phénomène de mise en ordre croissant, et allant en sens inverse de...) en
phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) cristal-liquide lamellaire, où les particules s'alignent en couches avec une
orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil...) 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 (En biologie, le bâtonnet (ou « cellule en bâtonnet ») est une cellule...). Un système déjà éprouvé qui s'observe et se
contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) 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 (Un solvant (également nommé en suisse romande thinner pour les solvants puissant) est un...) aqueux environnant), les forçant alors à s'aligner. Plus il y a de patchs sur les particules, moins elles ont
besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) 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 (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) 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