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Structural properties of contractile gels based on light-driven molecular motors: a small-angle neutron and X-ray study

Authors :
Eric Buhler
Emilie Moulin
Giacomo Mariani
Jean-Rémy Colard-Itté
Nicolas Giuseppone
Matière et Systèmes Complexes (MSC (UMR_7057))
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)
Institut Charles Sadron (ICS)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Moulin, Emilie
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Soft Matter, Soft Matter, Royal Society of Chemistry, 2020, 16 (16), pp.4008-4023. ⟨10.1039/d0sm00031k⟩, Soft Matter, 2020, 16 (16), pp.4008-4023. ⟨10.1039/d0sm00031k⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
Royal Society of Chemistry (RSC), 2020.

Abstract

International audience; The detailed structure of active polymer gels built by integrating light-driven rotary molecular motors as reticulation units in polymer networks is discussed as a function of gel composition. Upon light-irradiation, the collective rotation of molecular motors is translated into the macroscopic contraction of the gels through polymer chains twisting. The major role of the characteristic ratio c/c* (c* being the overlap concentration of the polymer-motor conjugates before crosslinking) on the contraction efficiency is exploited. Combined small-angle neutron and X-ray scattering experiments reveal the importance of heterogeneities in the macroscopic contraction process: the mesh size of the network increases under irradiation in the whole range of c/c*, an increase that is maximal for c/c*=1; i.e. at higher contraction efficiency. Furthermore, the mesh size of the network reaches equilibrium within a short period of time, while the heterogeneiteis increase in size untill the end of the contraction process. Finally, the significant motorized twisting of polymer chains within the network allows to foresee the design of new storage energy systems.

Details

ISSN :
17446848 and 1744683X
Volume :
16
Database :
OpenAIRE
Journal :
Soft Matter
Accession number :
edsair.doi.dedup.....0a5802f37c1d2e6c61d7455eae1c8397
Full Text :
https://doi.org/10.1039/d0sm00031k