Caractérisation en solution et étude théorique d’un polyoxomolybdate géant à base de 132 atomes de molybdène

Solution behavior and theoretical studies of a giant Mo132-based polyoxomolybdate

• Auteur / Autrice : Mame Cheikh Anta Ndiaye
• Direction : Marc Henry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux nanostructurés

Spectroscopie

Molybdène

Composés complexes

Résumé

La compréhension des structures formées par les molécules d'eau à l'échelle du nanomètre est un véritable défi scientifique nécessitant une coopération étroite entre physiciens, chimistes et biologistes. Notre thèse se focalise sur la chimie des polyoxomolybdates en solution aqueuse en vue d'élaborer des nanocapsules inorganiques poreuses chargées négativement et présentant des formes polyédriques variées. L'organisation supramoléculaire des molécules d'eau confinée à l'échelle du nanomètre a pu ainsi être étudiée à l'état solide au moyen de la diffraction des rayons X sur monocristal et au moyen du programme PACHA. Notre travail a consisté à synthétiser puis caractériser un objet nanométrique en solution, le polyoxométallate (POM) Mol32-ACET, par spectroscopie RMN tH, BC ainsi que par diffusion des neutrons aux petits angles et par diffusion quasi-élastique des neutrons (échos de spin) afin d'accéder à la dynamique de l'eau qui y est encapsulée, sous forme d'une nanogoutte de 1 nm de rayon. Une autre partie de notre travail a consisté à comprendre le mécanisme d'autoassemblage de ces objets à l'aide d'outils théoriques dérivés de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ou avec le programme PACHA (Partial Charges Analysis) développé au laboratoire.

Understanding the structures formed by water molecules at the nanoscale is a major scientific challenge requiring close cooperation between physicists, chemists and biologists. This work focuses an the chemistry of aqueous polyoxomolybdates to develop negatively charged porous inorganic nanocapsules displaying varied polyhedral shapes. The supramolecular organization of water mole cules confined to the nanometer scale was studied in the solid state using single crystal X-ray diffraction and the PACHA algorithm. In this work we have synthesized and characterized a nanoscale object in solution, the polyoxometalate (POM) Mol32-ACET. By tH NMR and BC spectroscopy, small angles neutron scattering and quasi-elastic neutron scattering (spin echo) to access to the dynamics of the water encapsulated as a nanodroplet of 1 nm radius. Another part of this work was to understand the mechanism of self-assembly of these objects using theoretical tools derived from the theory of density functional theory (DFT) or using the PACHA (Partial Charges Analysis) software developed in the laboratory.