Evaluation in-situ de l'Affinité interfaciale de Ligands Organiques pour des Nanoparticules en suspension – EVALON

Les nanoparticules (NPs) constituent l'un des principaux piliers sur lesquels les nanosciences et les nanotechnologies se sont développées ces 20 dernières années. Leurs synthèses par voie chimique, suivant une approche bottom-up, recourent très souvent à des ligands organiques pour contrôler la taille, la distribution de taille, la morphologie, la structure cristalline et la stabilité des NPs. Ces synthèses conduisent en général à des suspensions dans lesquelles les coeurs inorganiques ont leur surface protégée par une coquille de ligands organiques qui, en plus d'avoir un rôle clé pendant la synthèse, influent également sur les propriétés des NPs. Au-delà du contrôle cinétique des synthèses, les ligands de surface permettent également de rendre compatibles les NPs avec leur milieu d'application ou de les fonctionnaliser pour leur adjoindre de nouvelles caractéristiques telles que la reconnaissance de molécules ou la possibilité d'être assemblées par polymérisation. Il est donc important de pouvoir échanger une partie ou la totalité des ligands sur une NP. Une connaissance détaillée de la chimie de surface des NPs est donc cruciale si l'on veut comprendre et améliorer les synthèses ainsi que rationaliser l'utilisation des NPs. A ce titre, mesurer l'affinité d'une molécule organique pour une NP en suspension est très souhaitable. Malheureusement, l'accès à une telle grandeur in situ n'est pas facile, en particulier quand les ligands participent à un équilibre entre une forme libre et une forme liée. Dans le projet EVALON, nous proposons d'utiliser la RMN DOSY (Diffusion Ordered Spectroscopy) comme outil pour étudier l'interaction des molécules organiques avec des NPs en suspension et déterminer leur affinité. Cette technique, basée sur l'utilisation de gradients de champs pulsés, permet de mesurer les coefficients de diffusion translatoires avec la sélectivité de la RMN. Il devient alors possible de différencier les espèces non plus en fonction de leurs caractéristiques spectroscopiques mais suivant leur mobilité et de les trier, sans séparation physique, suivant leur taille. Ainsi les ligands liés aux NPs sont différenciés des libres car ils diffusent plus lentement. L'utilisation de cette technique qui autorise également la quantification des deux formes (libre et liée) permettra de déterminer les isothermes d'adsorption desquelles pourront être extraites des grandeurs thermodynamiques quantifiant l'affinité pour la surface. Si possible, l'aspect dynamique des interactions sera également précisé au travers des temps de vie des différentes formes.