Synthèse orthogonale de poly(alcoxyamine phosphodiester)s contenant des informations numériques

Orthogonal synthesis of poly(alkoxyamine phosphodiester)s for data storage applications

• Auteur / Autrice : Gianni Cavallo
• Direction : Jean-François Lutz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des polymères
• Date : Soutenance le 20/09/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Giuseppone
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Charles, Amparo Ruiz-Carretero
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Robert Häner, Simon Harrisson
• DOI : 10.70675/d039a607zdce6z40e8z86f9z063977ef7a78

Mots clés

Mots clés contrôlés

Copolymères séquencés

Nanotechnologie

Ordinateurs -- Mémoires

Mots clés libres

Polymères à séquences définies

Polymères digitaux

Synthèse itérative

Séquençage MS/MS

Sequence-defined polymers

Digital polymers

Iterative synthesis

MS/MS sequencing

Résumé

Une stratégie itérative de type AB+CD a été développée afin de synthétiser des polymères à séquences définies. Cette approche, basée sur des réactions orthogonales, a permis la synthèse de poly(alcoxyamine phosphodiester)s sans utiliser de groupements protecteurs. Ces copolymères sont composés de deux sous-unités, définies arbitrairement comme bit 0 et bit 1, ce qui permet le stockage d’information à l’échelle moléculaire. Les polymères synthétisés se sont révélés faciles à séquencer, la fragmentation par MS/MS des liaisons labiles de type alcoxyamine générant des spectres prédictibles. D’autres techniques de séquençage, comme l’approche de séquençage sans fragmentation ont aussi été utilisées. En outre, la chaine principale des polymères a été modifiée afin de pouvoir utiliser un alphabet étendu, optimisation permettant d’augmenter la densité d’information tout en maintenant la simplicité du séquençage. Enfin, deux liaisons alcoxyamine de stabilités différentes ont été insérées dans la chaine principale. Ceci permet l’obtention de polymères pouvant être fragmentés à des positions définies via l’utilisation de différents stimuli.

Uniform sequence-defined polymers were synthesized using a new iterative (AB+CD) strategy involving two orthogonal reactions. This approach allowed the protecting-group free synthesis of uniform poly(alkoxyamine phosphodiester)s. These molecules, having a defined sequence of comonomers defined as bits 0 and 1, enable the data storage of binary information at the molecular level. Interestingly, poly(alkoxyamine phosphodiester)s were found to be extremely easy to sequence. Indeed, the cleavage of the labile alkoxyamine bond in MS/MS generates “easy-to-read” fragmentation patterns. The sequencing was also tested using non-conventional techniques as fragmentation-free sequencing. Furthermore, the poly(alkoxyamine phosphodiester) backbone was modified using an extended alphabet. This optimization increases the storage capacity maintaining the read-out by MS/MS easy. Finally, two alkoxyamine bonds, having different stabilities, were inserted in the poly(alkoxyamine phosphodiester) backbone to obtain sequence-defined polymers which can be fragmented in defined positions of the chain using different stimuli.