Nouveaux biomatériaux de couleur structurelle issus de l'auto-assemblage de copolymères en peigne biosourcés – SugarColors

Les matériaux structuraux colorés présents dans la nature suscitent un très grand intérêt et leurs propriétés fascinantes ont stimulé la conception de matériaux photoniques fonctionnels bioinspirés. En raison de leur capacité intrinsèque à agir sur la propagation de la lumière visible, ils sont des candidats potentiels pour diverses applications optoélectroniques, y compris comme filtres, revêtements à faible et forte réflexion, ou réseaux et cavités résonnantes.
Aujourd'hui, les scientifiques ont atteint un niveau de compréhension qui permet d'élaborer divers types de matériaux structuraux colorés en utilisant des approches ascendantes d'auto-assemblage. Ces matériaux sont composés de briques élémentaires telles que des nanoparticules organiques-inorganiques, ou des copolymères à blocs linéaires synthétiques de masse molaire élevée (BCP). Très récemment, une autre classe de systèmes nanostructurés a émergé, reposant sur l'auto-assemblage de copolymères à blocs en forme de brosse (BBCP). Ces copolymères présentent des propriétés attractives de par la densité élevée en groupements fonctionnels, leur faible enchevêtrement et de leur capacité à s'auto-assembler rapidement en nanostructures hautement ordonnées. Il est ainsi possible d'obtenir des organisations lamellaires avec des espaces inter-domaines de quelques centaines de nanomètres, générant des couleurs de structure. Cependant, à l'heure actuelle, tous les systèmes disponibles sont fabriqués à partir de polymères dérivés du pétrole.
Le projet SUGARCOLORS propose d'utiliser des BBCP entièrement biosourcés, élaborés à partir de sucres et de polyesters, constituants durables qui suscitent un intérêt croissant en raison de leurs caractéristiques "vertes" : biocompatibilité, biodégradabilité et propriétés de bioreconnaissance. Divers secteurs industriels sont particulièrement intéressés et les applications au niveau macroscopique offrent des solutions pour créer de nouveaux biomatériaux basés sur des sucres modifiés, avec plusieurs groupements hydroxyles disponibles. Ces matériaux possèdent des caractéristiques prometteuses qui font le pont entre le respect de l'environnement et la biocompatibilité des ressources naturelles dans les dispositifs électroniques avancés et leurs applications dans des secteurs variés tels que l'alimentation, l'emballage, les cosmétiques, la santé et la microélectronique. Pour mieux comprendre ces systèmes et les incorporer dans de nouveaux dispositifs (bio-nanoélectronique) en réponse à la transition vers une économie biosourcée, il est important de contrôler les mécanismes d'auto-assemblage à l'échelle nanométrique.
S'appuyant sur un consortium multidisciplinaire aux expertises complémentaires (CERMAV et LTM), le projet SUGARCOLORS propose une stratégie innovante d'élaboration de systèmes de copolymères à blocs en forme de brosse à base de glucides. Il vise à concevoir des matériaux structuraux colorés et à les étudier systématiquement en fonction de l'état de l'art afin de concevoir des cristaux photoniques à base de biomatériaux colorés réfléchissants et répondant à des stimulations externes. Un tel projet constitue une "plateforme technologique verte" pour la conception de nouveaux matériaux biosourcés et crée une opportunité significative pour la valorisation de ces nouveaux bio-nanomatériaux, notamment pour des applications optoélectroniques.