Approche chimique pour une électronique souple plus robuste

Une nouvelle approche de l'étude des polymères conjugués a permis aux chercheurs de mesurer, pour la première fois, les propriétés mécaniques et cinétiques des molécules individuelles au cours de la réaction de polymérisation.

Les polymères conjugués sont essentiellement des amas de molécules enfilées le long d'un squelette qui peuvent conduire les électrons et absorber la lumière. Cela en fait une solution idéale pour créer des composants optoélectroniques souples tels que des appareils électroniques portables ; cependant, aussi flexibles soient-ils, ces polymères sont difficiles à étudier en vrac car ils s'agrègent et tombent de la solution.

L'approche, appelée pince à épiler magnétique, permet aux chercheurs d'étirer et de tordre des molécules individuelles du polymère conjugué polyacétylène. Les approches précédentes reposaient sur la dérivatisation chimique dans laquelle les structures sont modifiées avec des groupes fonctionnels d'atomes; cependant, cette approche peut affecter les propriétés innées du polymère.

Le processus fonctionne en fixant une extrémité d'un brin de polymère à une lamelle de verre et l'autre extrémité à une minuscule particule magnétique. Les chercheurs utilisent ensuite un champ magnétique pour manipuler le polymère conjugué, en l'étirant ou en le tordant, et en mesurant la réponse d'une seule chaîne polymère qui se développe. Les quantités sont si petites qu'elles restent solubles dans la solution contrairement aux quantités en vrac.

L'équipe a mesuré la longueur des chaînes de polymères conjugués, constituées de centaines de milliers d'unités monomères, qui se développent en temps réel. Ils ont découvert que les polymères ajoutent un nouveau monomère par seconde, une croissance beaucoup plus rapide que leurs analogues non conjugués. En tirant et en étirant des polymères conjugués individuels, ce que l'on appelle des mesures d'extension de force, les chercheurs ont pu évaluer leur rigidité et mieux comprendre comment ils peuvent se plier dans différentes directions tout en restant conjugués et en conservant la conductivité électronique.

Ils ont également découvert que les polymères présentaient divers comportements mécaniques d'une chaîne individuelle à l'autre - des comportements qui avaient été prédits par la théorie mais jamais observés expérimentalement. Les résultats mettent en évidence à la fois le caractère unique des polymères conjugués pour une gamme d'applications ainsi que la force de l'utilisation d'une technique de manipulation et d'imagerie d'une seule molécule sur des matériaux synthétiques.