Polyoxométallates Chaotropes : des Fondamentaux aux Applications – CHAOPOM

Des résultats récents publiés indépendamment par le consortium ont révélé que les polyoxométalates (POM) sont largement utilisés pour diverses applications liées à de grands défis sociétaux, tels que la conversion ou le stockage d'énergie, les sciences de l'environnement et la médecine. Certains de ces articles démontrent que les polyanions hydratés présentent un comportement super-chaotrope qui entraîne des propriétés remarquables lors de l'interaction avec des substances organiques, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives dans leur manipulation au niveau supramoléculaire. L'objectif de ce projet CHAOPOM est l'évaluation des interactions supramoléculaires à base de POM pour une meilleure compréhension et la quantification de leur caractère chaotropique.
Bien que la nature chaotropique de petits anions inorganiques comme le perchlorate ou le thiocyanate soit connue depuis longtemps, il a été montré très récemment que certains nano-ions, comme les polyoxometalates (POMs) se rangeaient eux aussi dans la catégorie des ions chaotropes.
Ces résultats préliminaires acquis par le consortium ouvrent de nouvelles opportunités qui reposent sur les forces fondamentales résultant des propriétés d'hydratation des POMs. L'étude et les conséquences de l'effet super-chaotrope qui vont au-delà de l'échelle historique de Hofmeister seront développées dans le projet CHAOPOM, en prenant en compte les aspects fondamentaux et les applications qui en découlent. Les objectifs de la proposition sont répartis selon quatre parties:
i) L’étude des phénomènes de complexation hôte-invité supramoléculaires, qui aborde la possibilité d'assembler les POMs super-chaotropes avec des composés fonctionnels complémentaires tels que des clusters de bore à l'aide de macrocycles organiques.
ii) Le contrôle de l'effet chaotropique pour la synthèse dirigée et la conception de matériaux supramoléculaires hiérarchiques: en exploitant l'effet super-chaotropique dans les processus de polycondensation inorganique, la conception de matériaux nouveaux, moléculaires ou étendus, est envisageable.
iii) L’utilisation de systèmes à base de POM pour l'ingénierie de la matière molle: les POM super-chaotropes interagissent fortement avec les molécules amphiphiles non ioniques, ce qui permet de générer de nouveaux agrégats différant des agrégats classiques et ouvrent des perspectives de fonctionnalisation des systèmes membranaires à double-couche.
iv) L’évaluation de l’activité biologique, qui concerne l’étude des interactions des POMs avec des cibles médicamenteuses potentielles sous le prisme de leurs propriétés superchoatropes en augmentant la stabilité hydrolytique des POM et en diminuant la toxicité cellulaire.
Chacune des parties développées sera supportée par des calculs théoriques en dynamique moléculaire afin de mieux comprendre le rôle de la sphère d’hydratation de ces nano-ions dans les processus d’agrégation.