Conception et étude de cristaux de Polydiacétylènes biosourcés et de Polyhalogenodiacétylènes

Les polydiacétylènes (PDAs) sont des matériaux qui ont grandement attiré l’attention de la communauté scientifique ces dernières années. En effet, ce sont des polymères semi-conducteurs qui ont la capacité de changer de couleur sous l’effet d’un stimulus externe (changement de pH ou de température, détection de la présence d’une autre molécule, etc.). Ceci fait en sorte que de multiples applications sont actuellement à l’étude pour exploiter cette capacité extraordinaire de ces matériaux novateurs. Ainsi, ils sont considérés par certains auteurs et certaines autrices comme des polymères prometteurs pour des applications futures dans le domaine des capteurs chimiques ou biologiques, comme entre autres pour la détection des virus comme le H1N1 ou la Covid-19 (Adv. Funct. Mater. 2020, 2004605, https://doi.org/10.1002/adfm.202004605). Plusieurs autres usages des PDAs sont répertoriées, allant de la fabrication d’encres qui changent de couleur en les chauffant (ce qui permettraient d’éviter les contrefaçons) jusqu’aux applications biomédicales.

Notre groupe de recherche est récemment parvenu à apporter une contribution à ce secteur de recherche en développant deux nouvelles familles de PDAs et en étudiant leur structure cristalline. En effet, à l’heure actuelle, malgré le fait que les PDAs soient étudiés pour de multiples applications dans des domaines à fort impact sociétal, il ne semble pas y avoir d’efforts concrets pour développer des PDAs biosourcés, c’est-à-dire des PDAs entièrement ou partiellement issus de la biomasse végétale ou animale (qui sont des ressources renouvelables contrairement aux ressources fossiles comme le pétrole). Nous sommes ainsi des pionniers en ayant développé le tout premier PDA biosourcé (Crystals 2019, 9, 448, https://www.mdpi.com/2073-4352/9/9/448) pouvant être issus de la biomasse lignocellulosique, une des ressources renouvelables la plus abondante sur la planète.
Dans un deuxième temps, nous avons aussi synthétisé et caractérisé une famille particulière de PDAs qui n’avait jamais été isolés, soit les polychlorodiacétylènes (PClDAs) (Crystal Growth & Design 2020, 20, 5648, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.cgd.0c00877).

Nous désirons ainsi poursuivre nos recherches en développant d’autres PDAs biosourcés issus de dérivés provenant de la lignocellulose, car malgré les nombreuses applications potentielles des PDAs, leur avenir comme nouveau matériau n’est assuré que dans un contexte qui tient compte des considérations environnementales, comme celle de réduire l’exploitation et l’utilisation des ressources fossiles pour fabriquer des polymères.

Nous souhaitons également continuer d’étudier la famille des PClDAs, ce qui nous permettra d’en apprendre plus sur les liens entre les particularités structurales de ces composés et les propriétés résultantes du matériau.

Étant donné que nous avons développé, au fil des ans, l’expertise pour étudier les interactions entre les molécules au sein des cristaux »similaires» que l’on qualifie d’isomorphes, nous souhaitons par ailleurs fabriquer les PDAs »cousins» de notre PClDA afin d’obtenir un portrait de famille et de comparer leurs caractéristiques entre eux. Nous pensons que ces connaissances fondamentales permettront éventuellement à la communauté scientifique de faire des avancés dans la conception rationnelle des matériaux à base de PDAs.