Contrôle magnétique sur la polymérisation supramoléculaire

Magnetic control over supramolecular polymerization

• Auteur / Autrice : Michaela Schicho
• Direction : Thomas Hermans
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire- chimie supramoléculaire
• Date : Soutenance le 16/11/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie de la matière complexe (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Ferlay-Charitat
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : David González Rodríguez, Silvia Marchesan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métaux des terres rares

Magnétisme

Polymérisation

Autoassemblage

Chimie supramoléculaire

Mots clés libres

Auto-assemblage

Polymérisation supramoléculaire

Magnétisme

Magnéto-sensibilité

Magnétophorèse

Lanthanides

Self-assembly

Supramolecular polymerization

Magnetism

Magneto-response

Magnetophoresis

Lanthanides

Résumé

Cette thèse vise à obtenir un aperçu général sur les possibilités qu’un stimulus magnétique peut offrir pour contrôler des systèmes supramoléculaires. L’objectif final est d’identifier les modes d’action magnétiques pouvant contribuer à l’ensemble des interactions supramoléculaires. Pour cela, quatre systèmes sont présentés, chacun se focalisant sur un aspect différent. Nos études démontrent que l’incorporation d’ions magnétiques de lanthanides dans la structure moléculaire de monomères à base de naphthalène affecte la thermodynamique de leur assemblage. Sous forme de colloïdes microscopiques, l’application d’un gradient de champ magnétique permet de diriger leur mouvement dans l’espace (magnétophorèse). Un réseau supramoléculaire, ayant également comme base un monomère décoré d’ions magnétiques, subit un changement de topologie lors de l’exposition à un champ uniforme. De la même manière, la gélification d’un hydrogel supramoléculaire peut être accélérée. Compte tenu de la nouveauté du sujet, les connaissances acquises servent de base solide pour de futurs études, qui peuvent s’étendre de la chimie supramoléculaire aux matériaux intelligents.

This thesis aims to provide a general overview over the possibilities a magnetic stimulus can offer to control supramolecular systems. Its final goal is to identify, whether magnetic interactions can complete the toolbox of non-covalent interactions in supramolecular self-assembly. To this end, four systems have been studied, which all focus on a separate aspect. Our studies show that the incorporation of magnetic lanthanide ions into the molecular structure of a naphthalene-based monomer influences the thermodynamics of their supramolecular polymerization. If assembled to microscopic colloids, their movement can be directed by the application of a gradient magnetic field (magnetophoresis). Moreover, we find that a supramolecular network of lanthanide-decorated monomers undergoes a change in topology upon the application of a uniform magnetic field. Similarly, the gelation of a supramolecular hydrogel can be accelerated. Considering the novelty of the field, the obtained findings lay a solid foundation for future studies. These may range from fundamental supramolecular polymerization to the development of smart materials.