Amphiphiles gemini cationiques : de l'auto-assemblage organique chiral aux micro- et nanomatériaux composites fonctionnels

Cationic gemini amphiphiles : from chiral organic self-assembly towards functional composite micro- and nanomaterials

• Auteur / Autrice : Dmytro Dedovets
• Direction : Reiko Oda, Marie-Hélène Delville
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Soutenance le 10/02/2014
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Université Bordeaux-I (1971-2013)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets (Bordeaux ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Christian Bergaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Wong Chi Man, David B. Amabilino

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés amphiphiles

Surfactants

Autoassemblage

Chiralité

Mots clés libres

Auto-assemblage

Chiralité

Hélices

Tensioactif gémini

Guanosine monophosphate

Tartrate

Sol-gel

Silice

Core-shell

Oxyde de titane

Oxyde de zinc,

NEMS

AFM

Raideur

Régime linéaire

Self-assembly

Chirality

Helices

Gemini surfactant

Guanosine monophosphate

Tartrate

Sol-gel

Silica

Core-shell

Titanium oxide

Zinc oxide

NEMS

AFM

Stiffness

Linear regime

Résumé

En raison de leurs propriétés physiques uniques, les matériaux chiraux trouvent des applications aussi bien en physique, qu’en chimie ou biologie. Ici, nous nous intéressons à la synthèse de nanoobjets inorganiques chiraux et à leur utilisation en tant que systèmes nano-électromécaniques.Différents auto-assemblages à base de surfactants Gemini et de contre-ions chiraux (nucleotide ou tartrate) formant dans l’eau des hélices micrométriques et nanométriques sont étudiés. Ces auto-assemblages sont ensuite utilisés comme structures directrices pour la formation d’hélices de silice par transcription inorganique. Le contrôle de la réactivité du précurseur inorganique est crucial pour parvenir aux caractéristiques mécaniques souhaitées.Enfin, une minéralisation secondaire des nano-hélices avec du TiO2 et du ZnO a lieu afin de créer des matériaux fonctionnels aux propriétés électroniques ou piézoélectriques. Différentes approches de synthèse et l’optimisation des procédés sont présentées.

Due to their unique physical properties chiral materials are used in a wide range of applications in chemistry, physics and biology. In this work we focus on the fabrication of chiral functional materials for NanoElectroMechanical systems based on the inorganic transcription of self-assembled surfactants.At first we introduce a new Nucleoamphiphile based system that self-assembles into micrometer sized helical fibers in aqueous medium. The effect of a wide range of chemical and physical parameters on the morphology of the aggregates was investigated. Then the synthesis of chiral silica structures based on the organic micro- and nanohelices as templates was studied to achieve the required mechanical properties of the material. Control over the precursor reactivity is crucial for the transcription of the morphology of the template into the silica replica. Secondary mineralization with TiO2 or ZnO was performed to provide the necessary electrical properties and functionality to the chiral material. Different approaches and the optimization parameters are described in detail. Finally the measurement of the mechanical properties of the silica nanotubes and nanohelices by AFM as the first step of the NEMS development will be described.