Photopolymérisation contrôlée par les nitroxydes: Un outil idéal pour la préparation de micropatterns réactivables – IMPACT

Les photopolymères ainsi que les méthodes de modifications de surface sont devenus des domaines phares dans la science moderne mais aussi pour la technologie au sens large. Ils sont utilisés dans des secteurs à très haute valeur ajoutée comme la micro-électronique, l'informatique et le stockage de données, la nano/microfluidique ou les dispositifs de biodétection. Le but de ce projet est de développer une nouvelle méthodologie basée sur des alkoxyamines sensibles à la lumière pour la réalisation de polymérisations spatialement contrôlées (en particulier pour la réalisation de micropatterns). Cette approche présente l’avantage par rapport aux autres techniques actuelles d'avoir la possibilité d’un réamorçage de la polymérisation pour un second monomère (propriété vivante des chaînes polymères). Dans ce cas, de manière très originale, des matériaux multicouches (liées par liaisons covalentes) pourront être préparés. Nous étudierons en détails les mécanismes de photodissociation des alkoxyamines pour trouver le composé optimal capable de contrôler spatialement la photopolymérisation (que ce soit au niveau de la longueur des chaînes, de leur composition mais aussi de la fonctionnalité finale).
En 2008, nous avons commencé à développer de nouvelles alkoxyamines photosensibles pour la photopolymérisation radicalaire contrôlée, un nouveau mode a pu être proposé et a été appelé la Nitroxide Mediated Photopolymerization NMP2. Ce projet court (JCJC, 2 ans) a mené à 5 publications dans des journaux internationaux à fort impact. Cependant, ce travail n’a permis de tester que peu de composés et d’avoir ainsi qu’une idée assez approximative des structures menant à un processus de NMP2 efficace. Malgré ces premiers résultats très prometteurs, des travaux importants restent à faire pour améliorer l’efficacité du nouveau processus (NMP2) proposé. C'est en effet crucial pour conserver un leadership dans ce domaine des processus photocontrôlés en pleine émergence : seulement 3 groupes ont publié sur le domaine des alkoxyamines photosensibles (Neckers – USA; Scaiano - Canada et Gigmes-Lalevée – France).
Pour ce projet, nous nous proposons d’étudier une large gamme de structures pour accéder à des alkoxyamines médiateurs de NMP2 optimales. Ces meilleures structures seront ensuite utilisées pour des processus de polymérisation spatialement contrôlée. En effet, ces dernières années, la fabrication de matériaux fonctionnels à des échelles micro-nanomètres a fait l’objet d’une attention très importante dans la communauté scientifique. Ceci non seulement en raison du besoin de miniaturisation toujours croissant de la microélectronique par exemple, mais aussi à cause de la découverte de phénomènes nouveaux à ces échelles (microfluidique …). La taille des matériaux obtenus dépend fortement de la technique utilisée et peut s'étendre du micromètre au nanomètre. Nous nous attendons plus particulièrement à des avancées significatives dans les domaines suivants : la microfluidique, le développement de surfaces superhydrophobes, l’optique, la photonique et biologie. En effet, l'objectif final de ce nouveau projet est d'associer la photopolymérisation radicalaire contrôlée et des méthodes photolithographiques pour modeler les matériaux polymères à des échelles de type micrométriques.