Autoassemblage de pigments structurels, non-iridescents et biosourcés

Cette thèse de doctorat a été préparée à l'Université Grenoble Alpes sous la direction du Professeur Alain Dufresne et le co-encadrement de Cécile Sillard, Ingénieur d'études (Grenoble INP - Pagora, UGA / LGP2).

Marlène Saulais a présenté les résultats de sa recherche intitulée Conception et production de pigments structurels, non-iridescents et biosourcés par autoassemblage.

La couleur structurelle s’avère être une alternative aux couleurs traditionnelles dites chimiques, pour certaines toxiques ou photosensibles, qui sont abondamment utilisées dans de nombreux domaines de l’industrie. Résultant d’interactions entre la lumière et la matière, la couleur structurelle s’affranchit du matériau et peut être produite à partir de composés biosourcés et biocompatibles - en usages externes. La Nature est la première pourvoyeuse de systèmes photoniques produisant des couleurs structurelles. Leur particularité est d’être majoritairement dimensionnés pour ne produire que des couleurs de petites longueurs d’ondes, à savoir du bleu ou du vert. Le rouge est principalement utilisé par la Nature sous forme de couleur chimique, car il est particulièrement difficile à obtenir à partir des seules interactions physiques. Dans certains domaines d’application comme la cosmétique, le rouge, principalement chimique, reste une couleur incontournable et nécessaire à substituer.

Ce projet de thèse a comme objectif l’obtention d’un pigment structurel rouge, non-iridescent afin d’éviter une dépendance angulaire de la couleur diffusée, qui utilisera des matériaux biosourcés et biocompatibles, et dont les conditions de synthèses pourront être transposables à l’échelle pilote. Le but étant d’obtenir la structure par autoassemblage de briques élémentaires, la première partie de ce travail porte sur la synthèse des colloïdes, utilisés comme briques élémentaires, et leur caractérisation pour s’assurer de leurs propriétés optiques. En deuxième partie, les deux stratégies d’assemblage et leurs résultats sont présentés. La troisième et dernière partie approfondit les modalités d’une démarche biosourcée, en synthétisant de potentielles nouvelles briques élémentaires.

Ce projet se situe à l’interface de deux domaines, il utilise la chimie comme outil - et parfois source de contraintes - afin de produire des objets photoniques, c’est-à-dire répondant à des principes optiques.