Deux méthodes combinées valent mieux qu’une

S’ils veulent concevoir de nouveaux matériaux, les chercheurs doivent parfaitement comprendre les réactions ou processus chimiques qui se produisent pendant leur création. Des chercheurs soutenus en partie par le projet PD2PI financé par l’UE ont combiné deux nouvelles méthodes de surveillance basées sur la RMN, ce qui permet de mieux comprendre certains processus chimiques complexes tels que la photopolymérisation. Leurs résultats sont décrits dans le «Journal of the American Chemical Society».

Savoir ce qui se passe pendant la phase de réaction des processus de polymérisation – où de petites molécules appelées monomères se combinent pour former une très grande chaîne ou un réseau 3D appelé polymère – faciliterait grandement le réglage du processus de développement du produit. Ceci est également vrai pour les procédés de photopolymérisation qui utilisent la lumière visible ou ultraviolette pour induire une réaction de polymérisation qui forme une structure polymère.Cependant, comment obtenir des informations détaillées sur la structure moléculaire de divers solides et liquides? L’un des moyens les plus efficaces consiste à effectuer des mesures par RMN. Pour cette étude, les chercheurs ont combiné deux méthodes de surveillance des réactions basées sur la RMN qui n’avaient encore jamais été utilisées ensemble pour analyser un système particulier: la RMN de diffusion résolue en temps et l’échantillonnage non uniforme résolu en temps. La première méthode permet de mesurer le coefficient de diffusion moyen des produits chimiques particuliers, tandis que la seconde permet de suivre la formation des produits. Leurs résultats révèlent que la combinaison des deux méthodes constitue un excellent moyen de surveiller la photopolymérisation de manière exhaustive.

Pour démontrer le potentiel de leur approche, l’équipe a évité d’utiliser un modèle trop simplifié à surveiller, en choisissant plutôt la photopolymérisation d’un dérivé aromatique du bis-anthracène – la N,N-bis (anthracène-9-ylméthyl) butane-1, 4-diamine (H2banthbn). «Dans le cadre de notre travail, nous avons choisi une photopolymérisation de systèmes à base de bis-anthracène. Le système présente un grand intérêt pour l’emploi de blocs constitutifs pendant la polymérisation, qui peuvent être utiles pour la conception de divers matériaux photofonctionnels», observe l’auteur principal de l’étude, le Dr Mateusz Urbańczyk, de l’Institut de chimie physique de l’Académie polonaise des sciences, coordinateur du projet PD2PI, dans un communiqué de presse publié sur «EurekAlert!».

L’utilisation simultanée des différentes méthodes a permis d’établir une corrélation entre certaines caractéristiques du système et des informations qui ne peuvent être obtenues lorsque les deux méthodes sont utilisées séparément. Les auteurs expliquent dans l’article: «La synergie entre les deux méthodes résolues en temps nous permet de comprendre le processus de photopolymérisation du H2banthbn. En utilisant uniquement des méthodes de diffusion, nous n’aurions qu’une idée grossière de la masse moyenne du système, et obtenir des informations sur des n-mers particuliers serait presque impossible. Les données HSQC nous permettent de suivre les changements de concentration de chaque n-mer, ce qui nous fournit des informations assez convaincantes sur le système. Cela dit, l’attribution des pics sans la confirmation des données de diffusion serait ambiguë. L’utilisation des deux méthodes nous permet d’avoir des certitudes sur l’affectation et, par conséquent, de mieux comprendre le système. Enfin, la méthodologie complète présentée a été démontrée sur un système exigeant en termes de concentration, de largeur de ligne et de champ magnétique. L’approche présentée est générale et peut être utilisée pour différents types de réactions chimiques, notamment les réactions de polymérisation et les photoréactions.»

PD2PI (From Postdoc to PI: Future leaders of ERA) aide les scientifiques à devenir de futurs dirigeants qui combineront leur expérience universitaire avec le monde des affaires, en transférant les résultats de leurs recherches du laboratoire au marché. Le projet prendra fin en octobre 2024.

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projet PD2PI