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Shape and size adaptive liquid-crystal microgels: a novel class of responsive colloids

Descripción del proyecto

Diseño de microgeles de cristal líquido con tamaño y forma flexibles y programables

La creciente demanda de materiales adaptables impulsa el desarrollo de micro y nanopartículas deformables con transformaciones programables. Con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, el proyecto ShapeGels tiene como objetivo desarrollar microgeles de cristal líquido (MGCL), una nueva clase de partículas coloidales blandas. Al aprovechar las propiedades de respuesta a los estímulos de los microgeles y el comportamiento anisotrópico de los cristales líquidos, los MGCL contarán con transiciones de forma y tamaño programables y adaptables en respuesta a estímulos externos. El proyecto creará un marco teórico computacional sólido, herramientas de simulación y modelos para diseñar y demostrar las propiedades de los MGCL mientras se investiga su comportamiento colectivo personalizable con respecto a la forma, el tamaño y la interacción entre partículas. Ello sentará las bases para su realización experimental, permitiendo futuras aplicaciones de materiales multifuncionales y reconfigurables en fotónica, microfluídica, biomedicina y microbótica.

Objetivo

The growing demand for advanced soft and stimuli-responsive materials has generated interest in developing deformable micro- and nano-scale particles with programmable transformations. Colloidal microgels–cross-linked polymer networks that undergo reversible isotropic volume changes–stand out for their responsiveness to stimuli like temperature. However, despite innovations that have greatly extended their functionalities, architectures and shapes, their responses are typically limited to simple size changes. Expanding these capabilities to include complex, non-spherical deformations and anisotropic behaviours could significantly enhance their potential in applications such as photonics, microfluidics, biomedicine, and microrobotics.

To overcome these limitations, we propose developing Liquid-Crystal Microgels (LCMGs)–a novel class of soft colloidal particles combining the stimuli-responsive properties of microgels with the anisotropic behaviour of liquid crystals. By incorporating anisotropic mesogenic monomers, LCMGs will exhibit programmable, reversible shape and size transitions in response to external stimuli, providing enhanced design flexibility of their deformability and adaptive properties.

This research will employ a multi-scale modelling approach to understand how the interplay between the orientational order of liquid crystals and polymer connectivity and elasticity affects the physical properties and responsive behaviour of LCMGs. The goal is to develop a robust computational theoretical framework and simulation tools and models for predicting and designing the properties of LCMGs, and to explore the tailorable collective behaviour of these particles able to toggle between multiple shapes, sizes and inter-particle interactions. This will lay the basis for their experimental realisation and pave the way for multifunctional, reconfigurable materials with advanced applications, and ultimately stimulate new research in soft matter and biological physics.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinador

CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
Aportación neta de la UEn
€ 193 643,28
Coste total
Sin datos