Assemblage de films polymères par réaction click électrocontrôlée

Polymer film construction by electrochemically triggered click chemistry

• Auteur / Autrice : Gaulthier Rydzek
• Direction : Fouzia Boulmedais, Jean-Claude Voegel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 19/09/2012
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biomatériaux et ingénierie tissulaire (Strasbourg ; 2003-2012)
• Jury : Président / Présidente : Mir Wais Hosseini
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tomaso Zambelli
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Catherine Amiel, Alain M. Jonas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrochimie

Polyélectrolytes

Langmuir-Blodgett, Couches de

Mots clés libres

Chimie click

Interface

Électrochimie

Film de polyélectrolytes

Approche morphogénique

Matériaux adaptatifs

Interactions hôte-invité

Nanoparticules

Click chemistry

Interface

Electrochemistry

Polyelectrolyte film

Morphogenic approach

Smart materials

Host-guest interaction

Nanoparticle

Résumé

Les multicouches de polyélectrolytes, systèmes auto-assemblés par adsorptions successives de polycations et polyanions, peinent à trouver des applications concrètes en raison de leur fragilité mécanique et du temps nécessaire à leur assemblage. Pour améliorer leur tenue mécanique, nous avons développé une méthode d'assemblage couche-par-couche par liaisons covalentes de films polymères. Des films formés de polymères portant des groupements alcynes et azides ont ainsi été réticulés par une réaction click catalysée par les ions Cu+ obtenus par voie électrochimique. Pour améliorer le mode d'assemblage, l'auto-construction en une seule étape de films par approche morphogénique, a été développée. Cette approche, confinée à la surface et caractérisée par la présence en solution de l'ensemble des constituants, marque une rupture. Elle permet ainsi un contrôle spatial de l'assemblage des films et la combinaison de plusieurs modes d'interactions pendant leur assemblage. Des films dont la cohésion repose sur des interactions covalentes, hôtes-invités et supramoléculaires, ont ainsi été assemblés. L'introduction de nanoparticules métalliques dans les films (multicouches et auto-construits) a également été effectuée dans le but de développer des électrodes de grande surface spécifique.

Polyelectrolyte multilayer films, built by alternated adsorption of polycations and polyanions, face two main challenges: their construction process is tedious and their mechanical stability is poor. We developped a layer-by-layer strategy to improve the film stability by covalent reticulation of the polymers chains by click chemistry. Polymers bearing alkyne and azide functions were reticulated by triggering electrochemically the production of Cu+ catalyst ions. A one pot morphogen driven self-construction strategy was also developped to improve the buildup process of the films.In this case, all the constituants are simultaneously present in solution while the film grows up only at the electrode. Films based on covalent, host-guest and supramolecular interactions were obtained and the possibility of combining different interactions was also demonstrated. Nanoparticles were also included in layer-by-layer and self-constructed films in order to improve the electrode specific area.