Piéger des nanostructures de carbone dans un gel peptidique
Les matériaux hybrides associent les caractéristiques connues de chacun de leurs constituants pour obtenir de nouvelles fonctionnalités et propriétés. Les gels supramoléculaires présentent une grande diversité d'architectures, et récemment ils ont été associés avec d'autres composés, devenant sensibles à la lumière et à des produits chimiques, et donc utilisables comme détecteurs et actionneurs.Des scientifiques financés par l'UE ont mis au point un nouveau gel hybride, utilisable en optoélectronique, dans le cadre du projet GELBRID («Pi-electronic gel hybrids: Towards smart photoactive nanomaterials»). Ces matériaux mous sont basés sur des molécules substituées par des peptides et hybridés par des nanoparticules inorganiques ou des formes allotropiques du carbone.Les colorants squaraine sont des composés organiques présentant une forte absorption dans le visible et jusqu'au proche infrarouge. Ils sont très étudiés dans les secteurs des capteurs et des cellules solaires. L'équipe du projet a conduit des travaux révolutionnaires, obtenant la gélification par sonication d'un colorant squaraine fonctionnalisé par peptides, et accélérée par l'ajout de très petites quantités de nanotubes de carbone à paroi unique. Des études approfondies par spectroscopie et microscopie ont révélé le processus d'auto-assemblage. Ces résultats ouvrent la voie à la conception rationnelle et à la préparation simple et économique de matériaux hybrides nanostructurés, composés de squaraines et d'allotropes du carbone comme des fullerènes, des nanotubes et du graphène. D'autres travaux pourraient conduire à de nouveaux dispositifs optoélectroniques, dotés de nouvelles fonctionnalités très attrayantes.Une autre activité a consisté à étudier l'exploitation de la capacité des peptides à former des liaisons hydrogène pour associer des matériaux semi-conducteurs de type N et de type P. L'équipe a ainsi effectué l'auto-assemblage dans un gel de nanostructure hélicoïdale, d'un peptide conjugué de type P (faiblement lié) avec des matériaux de type N comme des fullerènes et des diimides de pérylène. L'étude de la conductivité a montré que l'incorporation des matériaux de type N augmentait la mobilité des porteurs de charge ainsi que leur durée de vie dans le gel.Le projet GELBRID a enregistré des progrès notables dans la conception et la fabrication de nouveaux gels hybrides, qui promettent d'être intéressants dans les dispositifs optoélectroniques. Ces nouveaux nanomatériaux photoactifs, conçus à partir de connaissances, associent l'auto-assemblage des peptides avec de nouvelles fonctionnalités résultant des nanostructures de carbone. Ils pourraient améliorer les cellules solaires, dynamisant le marché et contribuant aux objectifs de l'UE en termes d'énergies renouvelables. Les résultats du projet pourraient bénéficier à bien d'autres domaines, comme la détection et la biomédecine.
