Ces matériaux qui changent de propriété sous l’effet du laser

Depuis le 1^er novembre 2023 et pour 3 ans, Régis Barillé coordonne le programme Astamo, financé par l’Agence nationale de la recherche (ANR). Objectif : pousser les connaissances sur les azobenzènes et tirer profit de ses composés sensibles à la lumière pour inventer de nouveaux matériaux.

Le physicien Régis Barillé travaille à la conception de nouveaux matériaux.Azobenzène. Sauf si vous êtes de la partie, vous n’avez certainement jamais entendu parler de ce composé organique aux propriétés particulières. « C’est une molécule qui est allongée, mais qui va se plier en présence d’un photon », révèle Régis Barillé, professeur de physique à l’IUT et chercheur au sein du laboratoire de chimie Moltech-Anjou.

Pliée, dépliée, pliée, dépliée… Comme un ver de terre, la molécule est capable de mouvements lorsqu’elle est éclairée. « Si on l’attache à la chaîne d’un polymère, elle va agir un peu comme un tracteur et déplacer le polymère », complète celui qui étudie les azobenzènes depuis les années 2010.

En présence de lumière naturelle (dite « incohérente »), les molécules vont bouger de manière désordonnée. Au contraire, elles se déplacent toutes de la même façon lorsqu’elles se trouvent exposées à une lumière cohérente, comme celle d’un laser.

Plus surprenant : les molécules éclairées par le laser sont capables de distribuer l’information reçue à celles situées dans leur voisinage. « C’est une communication de proche en proche. On parle “d’apprentissage statistique” ou de “molecular learning”. C’est-à-dire que le groupe de molécules qui va recevoir de l’information va la redistribuer aux molécules environnantes qui ont reçu de la lumière incohérente, et leur indiquer le sens de déplacement. Un peu comme des sergents qui recevraient un ordre et le transmettrait à leurs soldats ».

Propagation

Le principe a été validé pour de très petites surfaces. Dans le cadre du projet Astamo (Auto-organisation de films minces par apprentissage statistique moléculaire), débuté en novembre 2023 pour 3 ans, « nous voulons voir comment étendre cela à de plus grandes surfaces ». Des tests vont être menés en variant les longueurs d’onde et la polarisation du laser sur des matériaux préparés par les chimistes de l’unité LCNT, à Caen.

Autre série d’expériences : impacter une surface à plusieurs endroits, et observer « comment chacun des foyers se propagent et peut-être convergent, à l’image des mécanismes des feux de forêts », explique celui qui a rejoint l’UA en 1994.

Le procédé, s’il est validé, pourrait permettre de changer la texture de matériaux de manière pérenne. « Une des applications possibles serait, par exemple, de créer des surfaces tellement rugueuses à l’échelle du nanomètre que les insectes ne pourraient pas s’y accrocher, avance Régis Barillé. On pourrait alors imaginer des applications dans le végétal, des bagues à mettre au pied des plantes qui empêcheraient les rampants de remonter vers les feuilles ».