Auto-assemblages de nanogels et nanocomposites bioinspirés – BIOSELF

Nous proposons d’utiliser certains matériaux composites organiques naturels comme source d’inspiration pour l’obtention de nanocomposites innovants. Ces matériaux naturels sont des exemples fascinants de stratégie de conception de nanomatériaux adaptés à leurs fonctions, comme les carapaces de scarabées par exemple. L’élaboration de ces structures d’architecture contrôlée est fondée sur des processus d’autoorganisation obtenus dans des conditions peu coûteuses en énergie avec des briques de base nanométriques abondantes et renouvelables. Deux classes de matériaux sont ainsi très répandues : des gels mixtes (tissus végétaux extensibles) et des nanocomposites hélicoïdaux, structure de soutien et de protection de plantes (troncs, coques, épines), ou d’insectes et de crustacé (carapaces, dards). Ces stuctures sont uniquement composées de nanocristaux de polysaccharides interagissant avec une matrice amorphe mais susceptibles de s’auto-organiser de manière hiérarchique. Il s’agit ici de reproduire ces structures en partant des mêmes briques de base, et suivant des processus d’auto-organisation. Cette démarche bioinspirée nécessite un effort de recherche fondamental important pour comprendre les interactions entre les constituants et les mécanismes d’auto-organisation de ces nano-objets. Ces études feront appel à des concepts de matière molle et de science des matériaux ainsi qu’à des techniques de caractérisation physico-chimiques (imagerie, diffusion de rayonnement …). Le but final est l’élaboration de matériaux biomimétiques dans une approche de type bottom-up et leur caractérisation multi-échelle. Les propriétés envisagées sont inspirées de leurs analogues naturels : des gels mixtes possédant des propriétés d’extension, de résistance aux stress et de perméabilité, ou des nanocomposites aux propriétés mécaniques ou photoniques ajustables mettant à profit les propriétés exceptionnelles des nanocristaux, avec des applications potentielles dans le domaine des biomatériaux, du renforcement ou de l’optique. De par leur abondance et leur bio-renouvelabilité, l’utilisation de ces nanocristaux s’inscrit en outre dans une démarche de développement durable.