La recherche est un pas en avant dans la quête de matériaux ultra-minces flexibles – Technoguide

Une équipe de chercheurs en science et ingénierie des polymères de l’Université du Massachusetts à Amherst a démontré pour la première fois que les positions d’objets minuscules, plats et solides intégrés dans des membranes nanométriquement minces – ressemblant à celles des cellules biologiques – peuvent être contrôlées en faisant varier mécaniquement les forces élastiques dans la membrane elle-même. Ce jalon de recherche est une étape importante vers l’objectif de créer des matériaux flexibles ultra-minces qui s’auto-organisent et répondent immédiatement à la force mécanique.

L’équipe a découvert que les plaques solides rigides dans les membranes de fluide biomimétique subissent des interactions qualitativement différentes de celles des composants biologiques dans les membranes cellulaires. Dans les membranes cellulaires, les domaines fluides ou les virus adhérents subissent soit des attractions, soit des répulsions, mais pas les deux, explique Weiyue Xin, auteur principal de l’article détaillant la recherche, récemment paru dans Science Advances. Mais pour positionner précisément des objets solides dans une membrane, des forces à la fois attractives et répulsives doivent être disponibles, ajoute Maria Santore, professeur de science et d’ingénierie des polymères à l’UMass. Dans le laboratoire Santore de l’UMass, Xin a utilisé des vésicules unilamellaires géantes, ou GUV, qui sont des sacs à membrane ressemblant à des cellules, pour sonder les interactions entre des objets solides dans un matériau mince en forme de feuille. Comme les cellules biologiques, les GUV ont des membranes fluides et forment une forme presque sphérique. Xin a modifié les GUV pour que les membranes comprennent de minuscules masses solides et rigides en forme de plaques. L’équipe, une collaboration entre le laboratoire Santore et le groupe de théorie de Grason dans le département de science et d’ingénierie des polymères de UMass, est la première à montrer qu’en modifiant la courbure et la tension de la membrane, les masses en forme de plaque pourraient être amenées à attirer et à repousser L’une et l’autre. Cela a permis aux chercheurs de contrôler les positions des plaques dans la membrane.

La tension de la membrane peut être ajustée mécaniquement, à l’aide d’une micropipette pour gonfler ou dégonfler le GUV, ou physiquement, par osmose. Dans les deux cas, lorsque la membrane est tendue, les plaques plates s’attirent progressivement, formant des agencements prévisibles et répétables. En revanche, la diminution de la tension entraîne la migration des plaques. Dans les deux cas, le mouvement et le positionnement des plaques sont prévisibles et contrôlables.

Cette capacité à diriger le positionnement des plaques dans une membrane est un pas de géant vers l’ingénierie d’un matériau qui répond aux stimuli et peut s’auto-organiser de manière contrôlable et reconfigurable. «Notre recherche a des applications en nanotechnologie et dans d’autres domaines où il est souhaitable de disposer de dispositifs sophistiqués et flexibles capables de répondre à leur environnement», déclare Xin. Une application concrète de la recherche de l’équipe comprend l’électronique portable flexible, ultramince et reconfigurable.

Cette recherche a été financée par une subvention du Département américain de l’énergie. En outre, Xin a reçu un soutien partiel d’une bourse de stagiaires des National Institutes of Health.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université du Massachusetts à Amherst. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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