Conception de matériaux intelligents : des interactions fondamentales aux polymères supramoléculaires à base de cyclodextrines et polyoxométallates

Design of smart materials : from primary interactions to supramolecular cyclodextrin-based polymers containing polyoxometalates

• Auteur / Autrice : Sa Yao
• Direction : Emmanuel Cadot, Mohamed Haouas, Clément Falaise
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 10/03/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Lavoisier de Versailles
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Anne Bleuzen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Ruhlmann, Geoffroy Guillemot, Anne Ponchel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Ruhlmann, Geoffroy Guillemot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés d'inclusion

Matériaux intelligents

Polymères

Cyclodextrines

Polyoxométallates

Chimie supramoléculaire

Mots clés libres

Chimie supramoléculaire

Polyoxométallate

Cyclodextrine

Polymère

Matériaux intelligents

Inclusion hôte-Invité

Supramolecular chemistry

Polyoxometalate

Cyclodextrin

Polymer

Smart materials

Host-Guest inclusion

Résumé

L’étude des intéractions supramoléculaires entre une série de polyoxométallates de typeKeggin et la cyclodextrine native (-CD) en solution aqueuse a été réalisée au moyen d’unensemble de méthodes complémentaires telles que l'ITC, la RMN, l'électrochimie, etl'analyse par diffraction des rayons X. En variant la charge et la composition despolyoxométalates (W, Mo ou V), l'analyse des résultats met en évidence que le principalfacteur qui régit l'interaction hôte-invité entre le POM et le CD est définitivement la chargede l'ion Keggin qui doit être corrélée à un fort effet solvant, appelé l'effet chaotropique. Ceteffet a été ensuite mis à profit à partir d’oligomères supramoléculaires à base de POM-CDpour induire une transition gel-fluide en réponse à un stimulus redox ou thermique. Cecomportement physico-chimique est directement lié à l'assemblage hôte-invité qui induit laréticulation supramoleculaire du polymère.

In this work, we report on the study of the supramolecular interactions between a series ofKeggin-type polyoxometalates and native cyclodextrin (CD) in aqueous solution by using aset of complementary methods such as ITC, NMR, electrochemistry, and X-ray diffractionanalysis. Varying the charge and the composition of the polyoxometalates (W, Mo or V),analysis of results evidences that the main factor that governs the host-guest interactionbetween the POM and the CD is definitively the charge of the Keggin ion, which must becorrelated to a strong solvent effect, namely the chaotropic effect.Then, this effect has been exploited in POM-CD based supramolecular oligomers whichexhibit a redox or thermal stimuli responsive behavior, inducing a gel-to-fluid transition.Such a physical-chemical responsive behavior is directly related to the host-guestassemblies that act as electro-active crosslinking agents in the polymer.