Thèse soutenue

Etude de la chimie de la fonctionnalisation de l'oxyde de graphène pour concevoir des matériaux à base de l'oxyde de graphène pour des applications antibactériennes
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Auteur / Autrice : Alexis Pineiro garcia
Direction : Vincent Semetey
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie Moléculaire
Date : Soutenance le 10/02/2021
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres en cotutelle avec Instituto Tecnológico de Celaya
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie moléculaire de Paris Centre (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche de chimie Paris - Institut de recherche de chimie Paris
établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure de chimie (Paris)
Jury : Président / Présidente : Arturo JIMÉNEZ GUTIÉRREZ
Examinateurs / Examinatrices : Anouk Galtayries
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Nierengarten

Résumé

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L'oxyde de graphène (GO) est une nanostructure de carbone qui a suscité un grand intérêt en raison de sa grande surface, sa polyvalence chimique mais aussi, GO présente des propriétés optiques, électriques et thermiques intéressantes. La fonctionnalisation chimique de GO est une étape critique pour développer des matériaux multi-fonctionnalisés pour une large gamme d'applications. Cependant, la chimie complexe et large de GO est un inconvénient lors de la fonctionnalisation, en raison la présence de différents groupes fonctionnels peuvent réagir simultanément, limitant les possibilités de multi-fonctionnaliser le GO. D'une manière générale, la fonctionnalisation GO a été réalisée sur des groupements époxyde et acide carboxylique car ils présents en forte ‘concentration’ dans les couches GO, et parce que la chimie des époxydes et acides carboxyliques est bien connue. Néanmoins, les deux groupes fonctionnels peuvent réagir simultanément en présence d’un nucléophile dans la réaction perdant leur orthogonalité lors de la fonctionnalisation. De manière alternative, des groupes alcènes apparaissent dans le réseau graphitique pendant l'oxydation du graphite. La réactivité de ce dernier groupe fonctionnel a été étudiée mais avec l'inconvénient d'utiliser des conditions ‘dures’ conduisant à une réduction de GO. Le GO étant utilisé comme plate-forme pour une large gamme de molécules, il est nécessaire d'explorer la chimie du GO pour tirer pleinement parti de ses groupes fonctionnels. Par conséquent, différentes stratégies doivent être étudiées pour créer des matériaux à base d’oxyde de graphène multi-fonctionnalisés qui peuvent élargir la gamme d'applications possibles. Motivé par cette idée, cette thèse apporte un éclairage et une meilleure compréhension de la fonctionnalisation chimique de GO, en se concentrant sur les époxydes, les acides carboxyliques et les groupes alcènes. En explorant de nouvelles voies pour la fonctionnalisation GO, il serait possible de créer des matériaux GO avec une double fonctionnalisation qui peuvent améliorer ses performances pour une large gamme d'applications. Grâce aux voies chimiques générées dans cette thèse, nous avons développé les premières tentatives de nouveaux matériaux d'oxyde de graphène multi-fonctionnalisés contenant des charges positives pour améliorer l'activité antibactérienne du GO d'origine.