Architectures multiétats pour des systèmes multifonctionnels – MULTIFUN_Ukraine

Au cours des trente dernières années, les chimistes ont conçu, construit et étudié une grande variété de dispositifs et de machines moléculaires en exploitant des entrées photoniques, électroniques et chimiques. Ces machines moléculaires sont très prometteuses pour des avancées majeures dans de multiples secteurs et le domaine a été reconnu par l'attribution du prix Nobel de chimie en 2016. Cependant, les systèmes artificiels sont loin d'atteindre la complexité en termes de fonction, d'intégration et de comportement collectif des systèmes naturels. Le développement de systèmes qui exploitent les propriétés inhérentes des machines moléculaires pour réaliser des opérations utiles reste un défi majeur. En particulier, le développement de commutateurs moléculaires innovants allant au-delà des systèmes bi-stables est nécessaire afin de concevoir des dispositifs multifonctionnels.

MULTIFUN est un projet multidisciplinaire visant à développer des architectures multi-états commutables pour obtenir des systèmes multifonctionnels. Nous prévoyons de combiner le mouvement mécanique de pinces moléculaires commutables polyvalentes avec des stimuli orthogonaux (chimiques, électro ou même photochimiques) pour aller au-delà des commutateurs à deux niveaux et obtenir des systèmes multi-états capables de contrôler des propriétés magnétiques ou catalytiques. En combinant l'expertise des partenaires, nous avons l'intention de répondre aux objectifs suivants : (i) Commutation à deux états de propriétés magnétiques (ii) Commutation à deux états de propriétés catalytiques (iii) Développement de systèmes multifonctionnels multi-niveaux combinant de manière synergique des propriétés magnétiques, catalytiques, redox ou de luminescence. Le projet sera réalisé grâce aux compétences complémentaires des deux partenaires en chimie supramoléculaire, synthèse, magnétisme (partenaire 1), ligands redox-actifs et catalyse (partenaire 2). Notre programme de travail sera divisé en 5 tâches, l'accent étant mis sur la synthèse de composés pouvant être utilisés dans de multiples applications. Nous nous concentrerons d'abord sur la commutation mécanique à deux niveaux de propriétés magnétiques (tâche 1), catalytiques (tâche 2) et multifonctionnelles (tâche 3). Ensuite, nous explorerons les systèmes multi-niveaux en exploitant des stimuli orthogonaux (tâche 4) et développerons des systèmes communicants rappelant les réseaux de systèmes biologiques (tâche 5).

En résumé, nous proposons un projet multidisciplinaire plutôt ambitieux mais réaliste. L'exploitation d'un mouvement de type mécanique pour réaliser une commutation multi-états est une démarche innovante et son intégration avec des complexes redox non-innocents pour une catalyse commutable offre de grandes promesses de synergie. Cette approche devrait permettre de faire un pas en avant dans le domaine des commutateurs moléculaires et des systèmes multifonctionnels et offrir un large champ d'applications potentielles dans de multiples domaines tels que les matériaux intelligents, le magnétisme moléculaire et la catalyse.