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

Description du projet

Conception de microgels à cristaux liquides de taille et de forme flexibles et programmables

La demande croissante de matériaux réactifs stimule le développement de micro/nanoparticules déformables avec des capacités de transformations programmables. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet ShapeGels va développer des microgels à cristaux liquides (LCMG), une nouvelle classe de particules colloïdales molles. En exploitant les propriétés de réponse aux stimuli des microgels et le comportement anisotrope des cristaux liquides, les LCMG présenteront des transitions de forme et de taille programmables et adaptables en réponse aux stimuli externes. Le projet créera un cadre théorique informatique robuste, des outils de simulation et des modèles pour concevoir et démontrer les propriétés des LCMG tout en étudiant leur comportement collectif personnalisable en terme de forme, de taille et d’interaction interparticulaire. Cela posera les bases de leur réalisation expérimentale, permettant de futures applications de matériaux multifonctionnels et reconfigurables en photonique, microfluidique, biomédecine et microrobotique.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

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

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinateur

CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
Contribution nette de l'UE
€ 193 643,28
Coût total
Aucune donnée