Une publication dans Accounts of Chemical Research

La revue scientifique Accounts of Chemical Research publie les travaux de recherche de l’équipe CSM de l’ISCR.

Carole Daiguebonne, Chloé Blais, Kevin Bernot et Olivier Guillou, membres de l’équipe « Chimie du Solide et Matériaux » de l’ISCR¹ et enseignant·es-chercheur·euses à l’INSA Rennes, viennent de publier un article dans la revue scientifique Accounts of Chemical Research : « Heterolanthanide Terephthalate Coordination Polymers: From the Fight against Counterfeiting to Plastic Waste Recycling ».

La production mondiale de plastiques continue de croître et pourrait tripler d'ici 2060. Malheureusement, seule une petite partie de ces plastiques est actuellement recyclée (environ 30 %). Le reste est incinéré (environ 40 %), ce qui entraîne de fortes émissions de gaz à effet de serre, ou enfoui (environ 30 %), ce qui entraîne des niveaux élevés de pollution microplastique. Des politiques nationales et internationales ambitieuses ont été mises en place pour augmenter la proportion de plastiques recyclés, et des efforts de recherche importants sont en cours pour améliorer les processus de recyclage des plastiques. Malheureusement, tous les procédés de recyclage (chimiques, physiques ou biologiques) nécessitent des lots de plastiques à recycler aussi homogènes que possible. Un tri rigoureux des déchets est donc indispensable.

Le marquage des plastiques par des marqueurs luminescents pourrait apporter une solution et permettre également le recyclage circulaire².

Les polymères de coordination hétéro-lanthanides sont des candidats particulièrement prometteurs pour cette application. Ils ont démontré leur efficacité dans le domaine du marquage anti-contrefaçon. Cependant, leur utilisation dans la traçabilité des matériaux nécessite d'autres atouts tels que des propriétés de luminescence suffisamment différentes et suffisamment intenses pour être facilement identifiées sur une chaîne de tri rapide.

Pour préparer de telles gammes de composés, il est nécessaire de maîtriser les mécanismes qui régissent les propriétés de luminescence. Le choix du ligand et des centres métalliques, la structure cristalline et la mise en forme des particules ont une influence majeure sur les propriétés de luminescence. 

En prenant pour exemple la famille des polymères de coordination hétéro-lanthanides de formule chimique générale [Ln2(bdc)3(H2O)4]∞, où bdc2- représente le benzène 1,4 di carboxylate, nous présentons les différents leviers qui peuvent être utilisés pour moduler les couleurs d'émission et augmenter l'intensité de la luminescence des polymères de coordination hétéro-lanthanides, et décrivons une famille de marqueurs pouvant être utilisés dans le domaine de la traçabilité des matériaux. Au-delà du choix des centres métalliques et des ligands, les marqueurs peuvent être conçus sous la forme de particules cœur-coquille, avec une coquille isolante intermédiaire optiquement non active qui sépare le cœur de la coquille, tous deux constitués d'alliages moléculaires optiquement actifs. Les transferts d'énergie intermétalliques sont donc minimisés, ce qui permet d'augmenter l'intensité de la luminescence et la modulation de la couleur d'émission.

Cette équipe de chercheur·euses travaillent sur la compréhension des propriétés de luminescence depuis une 20aine d’années. Leurs travaux de recherche publiés dans la revue scientifique Accounts of Chemical Research esquissent une ébauche de ce que pourraient être les marqueurs utilisés dans le domaine de la traçabilité des plastiques.

¹ Institut des Sciences Chimiques de Rennes / UMR 6226 (CNRS, ENSCR, INSA Rennes, Université de Rennes)
² Lorsqu’un objet est recyclé en un objet identique
 

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