Glycomacrocycles photocommutables en tant que dopants chiraux pour les cristaux liquides et fabrication de micro-nageurs – HELISWEETCH

La découverte récente que certains glycomacrocycles photochromes pouvaient se substituer aux « moteurs moléculaires » dans l’élaboration de cristaux liquides cholestériques (CLC) photoactifs ouvre un champ de recherche immense du fait de la grande variabilité des glycosides naturels, des potentialités infinies de substitutions et de la flexibilité des synthèses de macrocycles photochromes. De tels matériaux présentent un intérêt crucial dans le domaine de la photonique flexible (écrans réfléchissants, stockage de l’information...), mais aussi dans le domaine de la physique de la matière molle active. En effet formulés en gouttelettes les CLC se comportent comme des micronageurs, reproduisant des mouvements élémentaires du vivant. La présence du dopant photochrome ajoute la sensibilité à la lumière et la possibilité de guider la trajectoire du micronageur. Forts de notre expertise en glycochimie, en photophysique et en cristaux liquides, nous proposons de synthétiser et étudier en photophysique des glycomacrocycles photocommutables, composés d’unité osidique(s) naturelle(s) et d’un photochrome, pour obtenir des dopants chiraux de cristaux liquides cholestériques. Les glycomacrocycles contenant l’hemiindigo ou l’hémithioindigo seront synthétisés de manière convergente, en utilisant la chimie click pour réaliser l’étape de macrocyclisation. Les indigoïdes sont des photochromes très prometteurs qui absorbent du visible jusqu’au proche infrarouge. Nous étudierons ensuite les relations structure-propriétés (nature du photochrome, du sucre et des substituants sur les groupes hydroxyles, taille et géométrie des glycomacrocycles photocommutables), afin de comprendre et démontrer le photo-contrôle dynamique des superstructures hélicoïdales formées dans les cristaux liquides cholestériques. Des résultats seront rationalisés par des calculs DFT et TD-DFT. Grâce à l’accès facile et à la polyfonctionnalité des glucides, les différents substituants seront introduits sur les groupements hydroxyles du sucre pour optimiser les interactions avec les cristaux liquides afin d’améliorer les propriétés en tant que dopants chiraux pour les cristaux liquides. Via l’étude de relations structure-propriétés et l’optimisation de la structure des glycomacrocycles photocommutables, nous souhaitons démontrer que les glycomacrocycles photocommutables sont capables de photo-contrôler de façon dynamique et réversible les superstructures hélicoïdales formées par les cristaux liquides cholestériques, jusqu’à induire une inversion d’hélicité de ces superstructures. Ces propriétés sont essentielles pour des applications dans lesquelles un mouvement chiral peut être induit et contrôlé par la lumière. Des micronageurs photoréactifs seront préparés via l’incorporation de glycomacrocycles photocommutables dans des gouttelettes micrométriques de cristaux liquides cholestériques, dans le but de corréler leurs trajectoires (isolés ou en essaim) en fonction de la photoconversion du dopant. Grâce au développement de nouveaux systèmes supramoléculaires chiraux et fonctionnels à partir de glucides naturels et abondants, les résultats du projet Helisweetch amèneront à de nouveaux concepts et ouvriront à d'autres sujets de recherche. En effet, au-delà du domaine des cristaux liquides, la conception et le développement de nouveaux macrocycles chiraux et de systèmes moléculaires photosensibles et photo-réversibles peuvent mener à des percées scientifiques dans d'autres domaines tels que les matériaux intelligents fonctionnels, la catalyse photoactivable, ou encore la délivrance ciblée de médicaments.