DS0305 - Apport des nanosciences et nanotechnologies aux matériaux fonctionnels et biotechnologies

Assemblages étendus à base de polyoxométallates, vers l’élaboration de matériaux nanostructurés – EXPAND

Résumé de soumission

L’élaboration de matériaux moléculaires auto-assemblés est un enjeu scientifique majeur pour répondre à de nombreuses demandes sociétales contemporaines. Dans ce contexte, la conception de matériaux utilisant des polyoxométallates (POMs) en tant que briques moléculaires est particulièrement attractive en raison de leurs multiples propriétés et champs d’applications. EXPAND vise à synthétiser des assemblages mésoscopiques finis et 2D étendus à base de POMs par auto-assemblage dirigé par coordination. Pour cela nous allons associer des hybrides organique/inorganique covalents à base de POMs présentant des groupements chélatants aux géométries prédéfinies (tâche 1) à des ions métalliques possédant des sites de coordination vacants complémentaires. Différent types d’assemblages sont ciblés : des oligomères cycliques de coordination à partir d’hybrides ditopiques (présentant deux fonctions chélatantes ; tâche 2) et des réseaux 2D à partir d’hybrides tritopiques (tâche 3). En raison du caractère ionique des POMs, les systèmes visés sont susceptibles de s’agréger par interactions électrostatiques intermoléculaires et de conduire ainsi à la formation d’assemblages multi-échelles. Le contrôle des processus d’agrégation fera l’objet d’une attention spécifique. En plus des techniques d’analyse classiques des hybrides à base de POMs, de nouvelles techniques de caractérisation seront mises en œuvre en fonction notamment de la nature du système (oligmères cycliques de coordination, nano-agrégats, monocouches, films moléculaires…). L’approche synthétique développée dans ce projet devrait permettre de contrôler la dimensionnalité des assemblages (0D à 2D) en fonction des paramètres géométriques de l’hybride (nombre de ligands et angle entre les ligands), du connecteur métallique et de l’ensemble des interactions intermoléculaires mises en jeu (électrostatique et hydrophobe notamment). Les propriétés des assemblages, variant selon la dimensionnalité de l’édifice, devraient trouver des applications dans des domaines variés. L’étude préliminaire de chaque système à une application spécifique sera entreprise en fin de projet (tâche 4) : nano-agrégats comme matériau hôte pour la conversion ascendante de photons, réseaux 2D poreux pour la nano-structuration de surfaces, films minces comme couches conductrices aux interfaces. Les objectifs du projet impliquent non seulement la conception, synthèse et caractérisation d’assemblages supramoléculaires finis et 2D à base de POMs mais également la compréhension et le contrôle de leur organisation multi-échelle ainsi que le développement de quelques applications spécifiques.

Coordination du projet

Guillaume Izzet (Institut Parisien de Chimie Moléculaire)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IPCM Institut Parisien de Chimie Moléculaire

Aide de l'ANR 212 160 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 36 Mois

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