Nous avons le plaisir de vous présenter la nouvelle lettre de l’ICS, presque 5 années après son lancement. Cette lettre change de format. C’est la première étape d’une remise en forme de nos outils de communication (site web, plaquette...), que l’on doit à notre nouvelle commission de communication. Dans ce numéro : la médaille d’Argent du CNRS de Jean-François Lutz, le financement FET obtenu par Nicolas Giuseppone, des résultats scientifiques majeurs récemment publiés et le renforcement de notre potentiel de recherche grâce à l’arrivée de nouveaux collègues. Côté rayonnement, l’Institut organise le 8e Colloque annuel de notre International Research Training Group (IRTG), Soft Matter Science, et nos chercheurs s’impliquent dans le prochain colloque Matériaux 2018. Enfin, l’ICS est le seul laboratoire de la Région Grand Est à être lauréat de l’appel à projet Qualité de vie au travail du CNRS (QVT).

Christian Gauthier | Directeur de l’Institut Charles Sadron

Médaille d’argent du CNRS pour Jean-François Lutz

Parmi les Talents 2018 du CNRS, Jean-François Lutz est lauréat de la médaille d’argent en tant que pionnier de la chimie macromoléculaire de précision. Il a rejoint l’ICS en 2010 et y

a développé des travaux mondialement reconnus sur les polymères à séquences contrôlées. En particulier, il a été un des premiers à montrer que les séquences de monomères des polymères synthétiques peuvent servir à stocker des messages moléculaires décryptables. Ces nouveaux polymères ouvrent des perspectives inédites pour la lutte anti-contrefaçon, la traçabilité de produits et le stockage de données.

Un FET-Open pour l’équipe SAMSLe programme européen FET-Open du H2020 supporte des projets de recherche interdisciplinaires à très haut risque pour développer les technologies du futur autour

d’idées radicalement nouvelles. Le projet MAGNIFY porté par Nicolas Giuseppone

financé à hauteur de 3 millions d’euros, réunit des équipes française, italienne et hollandaise, spécialistes dans des domaines

variés allant de la chimie de synthèse à la robotique. Il a pour but de construire un muscle artificiel efficace à partir de machines moléculaires développées à l’ICS. C’est le premier projet de ce type obtenu en région Alsace, tous domaines confondus.

Congrès Matériaux à Strasbourg en novembre 2018Le personnel de l’ICS s’implique dans l’organisation de la conférence Matériaux 2018 qui aura lieu à Strasbourg du 19 au 23 novembre, sous l’égide de la Fédération Française des Matériaux. Les conférences Matériaux se sont maintenant imposées comme les manifestations francophones incontournables pour tous les acteurs du monde des matériaux, académiques et

industriels. Elles stimulent rencontres et échanges, et font le point sur les dernières innovations scientifiques et techniques en matière de conception et de mise en œuvre des matériaux.

Pour une meilleure qualité de vie au travail à l’ICSA la fin de l’année 2017 l’ICS s’est doté d’une commission de « Qualité de vie au travail » (QVT) . Elle a mené une enquête auprès des membres de l’institut et ceux-ci

ont exprimé le souhait de rendre la

cafétéria de l’ICS plus conviviale (écran tactile, jeux, journaux, canapés,

café gratuit une fois par

semaine, etc.). Pour financer l’aménagement de la cafétéria, la commission a répondu à l’appel à projet QVT 2017 du CNRS. Notre projet a été sélectionné et la cafétéria sera bientôt transformée, en collaboration avec l’école de design MJM de Strasbourg !

ÉDITO

ACTUS

© P.BastienKézako ?

Image de microscopie optique à lumière polarisée de cristaux d’un pigment organique semi-conducteur (à base de diketopyrrolopyrrole) orientés sur un substrat de teflon aligné. L’image met en évidence le changement de couleur des cristaux dépendamment de la polarisation de la lumière. Cette image de Laure Biniek, Nicolas Genevaz et Nicolas Leclerc a gagné le deuxième prix du public lors de la Scientific Art exhibition 2017 – Art in micro and nano world en décembre 2017. Exposition organisée par StrasAIR (Association of the International Researchers of Strasbourg)

Thibault Parpaite a rejoint en septembre 2017 le département Mécanique de l’INSA de Strasbourg en tant que Maître de conférences. Il conduit sa recherche à l’ICS au sein de l’équipe CMP. Ses travaux de recherche portent sur la compatibilisation de mélanges de polymères. De tels mélanges constituent de nombreux objets courants : pare-choc automobile, coque de valise, etc. Ils combinent de façon simple et économique dans un matériau unique les propriétés de plusieurs plastiques : rigidité, résistance au choc, tenue aux UV, etc. Mais le plus souvent les polymères sont immiscibles, ce qui les fragilise. On doit donc les compatibiliser ! Thibault a préparé son doctorat au Centre des Matériaux des Mines d’Alès sous la direction de Pr. José-Marie Lopez-Cuesta. Sa thèse, soutenue en 2014, a porté sur

des nanoparticules hybrides amphiphiles pour compatibiliser des polymères immiscibles. Après un postdoctorat à l’Institut français des matériaux

agrosourcés (IFMAS) et un poste de Maître assistant au Laboratoire TPCIM des Mines de Douai, Thibault prend un poste d’ingénieur d’étude chez nos voisins du CRITT Matériaux Alsace, où il développe des formulations de polymères pour l’impression 3D FDM. A l’ICS, il travaillera sur l’élaboration et la caractérisation de mélanges de polymères complexes à l’aide des réacteurs mélangeurs à écoulement élongationnel (système RMX®) développé par René Muller (équipe PMTP).

PORTRAIT Institut Charles Sadron | Newsletter | #9 mai 2018

Thibault Parpaite, nouveau Maître de conférences sur la compatibilisation des polymères

Un circuit modulable pour faire voyager des gouttes. © R.Pluvinage, J.Gelli

Une course à gouttes pour vulgariser le savoir-faire de l’ICS L’ICS a accueilli deux designers, Juliette Gelli et Raphael Pluvinage, qui ont porté le projet « Polus Meros – regards croisés sur les polymères », en collaboration avec le Jardin des sciences et financé par l’Idex Unistra, la DRAC, MICA et l’ICS. Les jeunes designers ont travaillé avec tout le personnel du laboratoire pour créer un objet interactif qui met en valeur la science faite à l’institut.L’objet conçu est un « circuit à gouttes » modulable : le joueur doit construire un parcours et faire voyager sa goutte à travers différent blocs : hydrophobe, hydrophile, anisotrope, absorbant, séparateur de viscosité... les blocs sont fonctionnalisés grâce aux savoir-faire de l’ICS : couche-par-couche, rayures, Teflon orienté, etc. Le jeu a été présenté avec grand succès par une vingtaine de membres de notre unité au stand de l’institut pendant la fête de la science en octobre 2017. L’espace proposait aussi des petites expériences où tous pouvaient observer et manipuler les phénomènes clés de la science des polymères en lien avec le jeu. La suite : l’Institut Carnot MICA présentera le jeu à des salons industriels et, pourquoi pas, commercialiser le jeu pour les enfants...

FOCUS

ICSInstitut Charles Sadron

NEWSLETTER

# 9MA I2018

Institut Charles Sadron23 rue du Lœss 67034 Strasbourg cedextél : 03 88 41 40 00www.ics-cnrs.unistra.fr

Directeur de la rédaction : Christian GauthierComité de rédaction : Nadia Barkani, Wiebke Drenckhan, Patrick Kekicheff, Philippe MésiniConception/réalisation : CNRS/Olivier FélyToute reproduction interdite sans autorisationISSN : en cours

Conventionné avec Membre deUn laboratoire du

L’auto-assemblage aux interfaces : outil pour la conception de nouveaux biomatériauxLes évènements biologiques qui régissent la vie d’une cellule nécessitent plusieurs processus d’assemblage. Ceux-ci doivent se succéder de façon ordonnée, en cascade, avec une localisation précise dans la cellule. Une des voies, qui a émergé au cours de l’évolution pour contrôler cette localisation, repose sur l’utilisation d’interfaces. Par différentes approches des chercheurs de l’équipe PECMAT ont mimé ce processus aux interfaces. La formation d’un gradient de pH à l’interface solide-liquide avec une électrode conduit à des résultats spectaculaires. Cependant, avec cette méthode, la contrainte d’un système électrique associé à l’électrode limite la perspective de développement. Comme l’a montré Jennifer Rodon Fores au cours de sa thèse, on peut former un gradient de pH depuis une surface sans électrode [Rodon-Fores et al., Angew. Chem., Int. Ed., 2017]. Des enzymes productrices de protons déposées à la surface d’un matériau contrôlent l’auto-assemblage de peptides et font ainsi croître un hydrogel supramoléculaire à partir de la surface. Cette croissance peut être modulée par la quantité de protons produite à l’interface. Ces processus d’auto-assemblage ouvrent de nouvelles perspectives dans la fonctionnalisation de biomatériaux poreux et constituent aussi des outils indispensables au développement de cellules artificielles.

Un nouvel outil pour caractériser des films ultra-minces de polymères à grande déformationLes propriétés des films ultraminces de polymères (10-100 nm) ne sont pas triviales car à ces échelles, les macromolécules sont dans un état confiné. Dans le passé, G. Mc Kenna (Texas Tech Univ, Etats-Unis) avait développé la technique dite de microbulle : un film ultra-mince est suspendu et soumis à une différence de pression constante pour le déformer en calotte sphérique. La courbure permet de contrôler la contrainte appliquée et de calculer la déformation bi-axiale imposée au film. L’évolution de cette courbure est mesurée au cours du temps par microscopie à force atomique. Pour raccourcir les temps d’acquisition, l’équipe PMTP de l’ICS réalise cette mesure par microscopie interférométrique en lumière blanche avec l’équipe IPP d’ICube (P. Montgomery) [Chapuis et al., Review of Scientifics Instruments, 2017].Selon les premières mesures, la variation de la géométrie des microbulles au cours du temps pourrait traduire l’apparition de plasticité locale (striction). Grâce au financement « DEFI Instrumentation aux limites », P. Chapuis et D. Favier ont réalisé un second prototype optimisé et intégrant une enceinte environnementale d’environ 1 cm3, contrôlée en température et humidité. L’équipe développe actuellement une méthode de caractérisation complète et fiable des propriétés mécaniques linéaires et non linéaires de ces films : viscoélasticité, apparition de la plasticité, effet de l’humidité...

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En collaboration avec des chercheurs de l’Institut de chimie radicalaire (CNRS/Aix Marseille Université), Jean-François Lutz vient de publier un article dans Nature Communications démontrant pour la première fois la possibilité d’utiliser un spectromètre de masse pour lire de longues séquences d’information à l’échelle moléculaire. Les molécules synthétiques étant plus faciles à manipuler et à lire que les molécules naturelles comme l’ADN, la

structure moléculaire de polymères synthétiques a été spécifiquement optimisée pour le séquençage par spectrométrie de masse. Deux types de monomères contenant un groupement phosphate et représentant chacun un « 0 » ou un « 1 » ont été assemblés en insérant tous les huit monomères un séparateur moléculaire comportant une liaison fragile. Ainsi, lorsque le polymère est analysé par spectrométrie de masse, cette liaison est brisée sélectivement divisant le polymère en octets moléculaires. Une seconde étape de fragmentation permet de casser les groupements phosphates et ainsi de séquencer chaque octet. Les polymères ainsi créés permettent de stocker jusqu’à 8 octets en associant à chaque octet une lettre ou signe de ponctuation, par exemple le mot « sequence » en langage ASCII. La lecture de ce mot par spectrométrie de masse représente un record en terme de longueur de molécule décodée par cette technique et ouvre la voie vers le stockage de données sur des polymères synthétiques.

En intercalant des liaisons fragiles entre chaque octet moléculaire, les polymères synthétiques peuvent être facilement lus par spectrométrie de masse.

https://www.nature.com/articles/s41467-017-01104-3

© J-F.Lutz

Record du monde pour la lecture de plastiques numériques

(GOx/PAH)

(GOx/PAH)

PEI/(PSS/PAH)2

PEI/(PSS/PAH)2

Substrat d’or

Substrat d’or

Hydrogel supramoléculaire

Représentation du concept d’auto-assemblage localisé à une interface par l’action d’une enzyme.

Microbulle formée dans un film ultra-mince de polymère.

10 - 100 nm

RH = cst

P

En haut : diffraction électronique montrant la forte cristallinité des films. En bas : film de P3HT orienté par brossage vu sous microscope optique polarisé.

Quand des polymères ordonnés convertissent la chaleur en électricitéNous avons l’habitude de penser que l’utilisation des polymères dans notre vie courante se limite à leurs propriétés mécaniques, optiques ou d’isolants électriques. Il n’en est rien. Les plastiques présentent aussi des propriétés électroniques originales (semi-conducteurs, conducteurs) qui permettent de fabriquer des composants électroniques.Les polymères conducteurs sont particulièrement intéressants pour construire des dispositifs thermoélectriques qui convertissent des différences de chaleur, entre la peau et l’air par exemple, en source de courant électrique. Dans l’automobile, le bâtiment et de nombreux domaines de notre vie courante, on perd de la chaleur qui gagnerait à être recyclée. C’est pour cela que les polymères sont très attractifs car ils sont faciles à manipuler et à mettre en forme pour créer des dispositifs thermoélectriques variés : gaines autour de tuyaux, vêtements intelligents, etc.L’équipe SYCOMMOR a trouvé un moyen simple pour améliorer les propriétés thermoélectriques de polymères conducteurs. L’astuce consiste à orienter les chaînes polymères en brossant à haute température des films polymères grâce à un tissu microfibre. Les films ainsi orientés présentent une forte anisotropie : leurs propriétés électroniques sont amplifiées dans la direction du brossage. Ce procédé simple peut être appliqué à de nombreux polymères conducteurs [Hamidi-Sakr et al., Advanced Functional Materials, 2017].

Institut Charles Sadron | Newsletter | #9 mai 2018

Un tomographe à rayons X à l’ICSL’ICS a commandé un tomographe de laboratoire, financé par le CPER Matériaux S3. Il bénéficiera aux unités de recherche de la Fédération Matériaux et Nanosciences d’Alsace. L’instrument, basé sur la technique d’imagerie par absorption de rayons X, permet d’obtenir de manière non invasive des coupes d’un objet 3D afin d’en reconstituer le volume. Suite à un appel d’offres européen, le tomographe retenu est l’EasyTom 150-160 de la société RXSolutions. Il sera livré et mis en service en juin 2018 dans les locaux de l’ICS. Son principal attribut est sa haute résolution spatiale. Équipé de 2 tubes générateurs de rayons X et de 2 détecteurs, il permettra de couvrir une large gamme de résolutions, de dimensions d’échantillons et de natures de matériaux. Avec ce tomographe, l’ICS étudiera les relations structures/propriétés de matériaux polymères hétérogènes et alvéolaires comme les mousses. Des cellules d’essais mécaniques in situ permettront de visualiser l’influence de sollicitations mécaniques et thermiques (-20°C à 150°C) sur la structure du matériau. De plus, des modèles numériques seront réalisés grâce aux reconstructions 3D des structures internes. Cet instrument est complémentaire de la micro-tomographie très haute résolution développée par la plateforme MICASOL sur le synchrotron SOLEIL (P.Kékicheff); il sera ouvert à la communauté scientifique et aux industriels au travers de prestations de service.

Coupe (à gauche) et reconstruction volumique (à droite) d’une mousse polymère.

PROJETS