De nouveaux matériaux souples, conçus sur mesure
Les nanoparticules (à l'échelle du nanomètre) ont souvent des propriétés bien différentes des mêmes matériaux à l'état brut. Leur intégration dans des composites devrait révolutionner la conception des matériaux. L'auto-assemblage des nanoparticules est un phénomène intéressant qui, s'il est contrôlé de manière appropriée, permet de fabriquer des composites à base de nanoparticules, à grande échelle et pour un coût raisonnable. Des scientifiques ont lancé le projet NANODIRECT («Toolbox for directed and controlled self-assembly of nano-colloids»), financé par l'UE, pour aider les ingénieurs et les chercheurs en science des matériaux. Les nanoparticules d'argent et d'or sont particulièrement intéressantes à cause de leur capacité à être manipulées par la lumière (propriétés plasmoniques). Des scientifiques ont orienté l'assemblage de ces particules pour former des structures hiérarchiques en partant d'un modèle microscopique de forme régulière, et ils ont obtenu un excellent contrôle sur des réponses optiques très spécifiques. Des nanobâtonnets d'or ont formé des interactions aux extrémités et se sont assemblés, formant des réseaux superposés en volume. Les chercheurs ont modifié chimiquement des particules de virus en forme de bâtonnet pour contrôler leurs propriétés et les faire se comporter comme des colloïdes collants, afin d'étudier l'impact de la forme des particules sur les propriétés du gel. Ces virus modifiés servent désormais de systèmes modèles dans la physique de la matière condensée molle. Les chercheurs ont aussi synthétisé et étudié des nanoparticules de polymères, en forme d'haltère, et mis au point une méthode simple mais polyvalente pour l'auto-assemblage direct de particules de polymères anisotropes. Les scientifiques étudient la migration de nanoparticules dans des matrices viscoélastiques, ainsi que les effets de divers outils directeurs. L'action de champs électriques a été particulièrement bien caractérisée à ce jour, conduisant à la mise au point de nouveaux outils expérimentaux et théoriques. L'assemblage au niveau d'interfaces liquides s'est avéré particulièrement prometteur pour le passage à l'échelle industrielle. Les scientifiques ont également caractérisé les relations de la structure et de la chimie avec la dispersion. Vu la nécessité d'un contrôle très fin sur l'auto-assemblage, afin de personnaliser les propriétés, le projet NANODIRECT complète les méthodes classiques d'orientation chimique par divers champs et outils de mise en forme. À terme, les scientifiques comptent proposer de nouveaux outils pour aider les ingénieurs à concevoir des composites colloïdaux, à base de nanoparticules et d'un grand intérêt pour de nouvelles utilisations, y compris en plasmonique.