Hydrogels supramoléculaires à base de complexes polymères/cyclodextrines et à fonctionnalité ciblée et/ou permutable – SUPRAGELS

Contexte et objectifs Les polyrotaxanes, des objets macromoléculaires obtenues en enfilant plusieurs molécules cycliques le long d'une chaîne polymère, constituent une classe importante de supramolécules topologiques. En majorité, ils sont obtenus à partir de complexes d'inclusion entre polymères et cyclodextrines (CD). Parmi les utilisations les plus prometteuses pour ces « colliers de perles moléculaires », figure l'élaboration de nouveaux matériaux à points de réticulation mobiles (gels topologiques ou « glissants »). Ils sont obtenus par connexion covalente entre 2 CD de chaînes différentes. Une telle versatilité de ces complexes, devrait ouvrir l'accès à de nouveaux matériaux supramoléculaires de fonction. Pourtant la majorité des travaux actuels s'intéressent surtout à la synthèse et à la caractérisation de ces polyrotaxanes et encore peu à l'élaboration de matériaux de fonction à partir de ces objets. Une des voies envisageables est d'inclure une nouvelle fonctionnalité (propriétés optiques et/ou électronique, permutabilité ...) à ces gels « glissants ». Dans ce cadre, l'objectif principal de ce projet est l'élaboration et la caractérisation de gels topologiques à fonctionnalité ciblée et/ou permutable à partir de polyrotaxanes de cyclodextrine. L'introduction de telles fonctionnalités dans ces gels topologiques, déjà prometteurs de par leurs propriétés intrinsèques, permet d'envisager des applications dans des domaines divers (biomédical ou l'électronique plastique...). Le développement de ces nouveaux matériaux constitue la vraie originalité du projet, tout en se basant sur des compétences et des résultats obtenus depuis trois ans sur les gels « glissants » et sur la synthèse de polyrotaxanes conjugués ainsi que sur l'expertise de laboratoires partenaires du LIPHT dans des domaines complémentaires. Résultats attendus et méthodologie Compte tenu des compétences des laboratoires impliqués, nous nous limiterons à deux types de gels à base de complexes polymère/CD : - les hydrogels à point de réticulation mobile et à taux de gonflement permutable sous une influence externe, - les hydrogels de polyrotaxanes conjugués et notamment l'élaboration de réseaux, à base de fullerène, donneur-accepteur à partir de ces hydrogels topologiques. Ces deux approches complémentaires s'intègrent parfaitement dans les politiques scientifiques des laboratoires partenaires et permettent d'ouvrir un champ d'applications large pour ces matériaux originaux. Les résultats attendus concernent principalement l'étude fondamentale des relations structure-propriétés de ces matériaux. Pour ce faire, l'accent sera mis sur la synergie entre la synthèse et la caractérisation en développant au maximum les interactions entre les différents participants à ce projet hautement multidisciplinaire. Enfin, l'aspect « application » n'est pas exclu : nous envisageons, notamment pour l'élaboration de réseaux donneur-accepteur d'aller jusqu'à la fabrication de dispositifs photovoltaïques tests.