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Les matériaux cristallins liquides

Les matériaux cristallins liquides
Ceci est une image de nanocristaux de cellulose

L'état cristallin liquide est un état fondamental qui combine la mobilité avec la structure ; ce qui rend essentielle la fonction des membranes biologiques à cet état. Ceci est réalisé par l'auto-assemblage des molécules d'une manière particulière et est, cependant, un élément de conception basique pour l'obtention de matériaux avec des structures et des propriétés spécifiques. Les projets de recherche du CSACS dans ce domaine reflètent la créativité avec laquelle la cristallinité liquide peut être exploitée pour développer des matériaux nouveaux et utiles.

Projets

Les gels cristaux liquides

Les gels cristaux liquides sont des cristaux liquides de faible masse molaire dont les textures ou l'orientation à longue portée sont stabilisées par un réseau de polymère. Généralement, le réseau est covalent puisqu'il est formé par polymérisation d'un monomère réactif dissous dans une matrice cristal liquide. L'utilisation des réseaux non covalents auto-assemblés est exploré pour faire des gels cristaux liquides, qui, une fois fonctionnalisés avec des groupements photosensibles, vont créer des matériaux fonctionnels qui ont des applications potentielles dans les technologies des écrans. On explore la photoisomérisation réversible cis-trans de l'azobenzène pour ajouter de nouvelles fonctions à ces matériaux. En particulier, nous nous sommes intéressés à l'utilisation de ces derniers comme matériaux optiques pour enregistrer les réseaux de diffraction pouvant être contrôlés soit par un champ électrique ou par la lumière.

Cristaux liquides comme outil modèle dans l'auto-assemblage : SiO2 uni- et bidimentionnel

Ce projet répand le travail actuel de Harrod sur la synthèse d'une nouvelle classe de surfactants cationiques cristaux liquides auto-assemblés pour étudier leur capacité d'encapsuler des fragments d'ADN bicaténaires. Sleiman est expérimenté dans la synthèse d'oligomères d'ADN ainsi que dans leur application pour la synthèse de matériaux hybrides inorganique/organique. Notre expérience commune utilise des techniques physicochimiques pour la caractérisation des matériaux « doux ».

Les polymères à cristaux liquides

De nouveaux polymères à cristaux liquides ont été synthétisés par chimie classique et supramoléculaire. La chimie supramoléculaire constitue un thème essentiel qui combine à la fois les propriétés des petites molécules et des polymères, et qui permet de modeler les propriétés du matériau. Ainsi, les polymères et les mésogènes tous deux complémentaires sont auto-assemblés à travers des interactions non-covalentes (ionique, à liaison hydrogène, de coordination). L'utilisation copolymères à blocs mène à des structures hiérarchiques, combinant la structure à méso-échelle (pour le copolymère à bloc) et celle à nano-échelle (pour le cristal liquide), qui ressemble à des structures présentes dans la nature. Les mésogènes sensibles aux stimuli sont choisis pour produire des matériaux intelligents pour des applications spécifiques (optiques, par exemple). Ces matériaux sont étudiés en masse et en tant que films minces et ultraminces. La théorie et la modélisation informatique aident dans la compréhension de différents procédés auto-assembleurs impliqués.

Les suspensions cristallines liquides

Sous des conditions appropriées, les particules colloïdales sous forme de batonnets peuvent former des suspensions cristallines liquides. Quand les nanocristaux de cellulose sont dispersés dans l'eau, ils s'auto-organisent afin de former des phases nématiques chirales avec d'importantes propriétés physiques et optiques. L'orientation de la surface des nanocristaux, la rugosité des films et la stabilité dans le solvant ont été comparé pour les deux méthodes de préparation des multicouches. Les films réticulés ioniquement par méthode de trempage-retrait sont stables en milieu aqueux tandis que les films absorbés physiquement par spin-coating se redispersent dans un solvant. Des essais ont été faits pour induire l'alignement des nanocristaux de cellulose en variant le substrat, le pré-traitement du substrat, la concentration en cellulose et en appliquant un champ magnétique.