Les copolymères à blocs : des polymères fabuleux pour la création...

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2ème colloque des sciences 31/03/2006. Les copolymères à blocs : des polymères fabuleux pour la création de nanomatériaux Jean-François Gohy - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Les copolymères à blocs : des polymères fabuleux pour la création...

  • Les copolymres blocs: des polymres fabuleux pour la cration de nanomatriauxJean-Franois GohyUnit de Chimie des Matriaux Inorganiques et Organiques (CMAT) et Centre de Recherche en Dispositifs et Matriaux Electroniques Micro- et Nanoscopiques (CeRMiN)Dpartement de Chimie, Facult des Sciences, Universit catholique de Louvain [email protected]

  • Le Dpartement de Chimie de lUCL- Biochimie (BIOC)- Chimie organique et mdicinale (CHOM)- Chimie des matriaux inorganiques et organiques (CMAT)- Chimie stucturale et des mcanismes ractionnels (CSTR)4 units:21 acadmiques, scientifiques et FNRS permanents - 4 chercheurs FNRS temporaires - 17 scientifiques temporaires (assistants, doctorands) - 54 doctorands (boursiers FNRS, FRIA et autres, hors assistants) - 17 chercheurs sur fonds extrieurs - 42 membres du personnel administratif et technique

    Quelques chiffres (2004-2005):

  • Plan de lexpos

    1. Introduction: polymres et copolymres

    2. Synthse des polymres: polymrisations en chanes non-contrles, vivantes et contrles

    3. Synthse des copolymres blocs

    4. Sparation de phase dans les copolymres blocs et formation de nanomatriaux

    5. Quelques recherches menes dans le laboratoire

    Utilisation de copolymres en toile pour la prparation de nanoparticules mtalliques

    b) Les copolymres supramolculaires

  • Introduction Quest-ce quun polymre?nMonomreHomopolymre

  • Une chane polymre isole

  • Quest-ce quun copolymre?2 monomres diffrents

  • 2. Synthse des polymres: polymrisations en chanes non-contrles, vivantes et contrlesQuest-ce quune polymrisation en chane?

  • Polymrisations non-contrles

  • Polymrisations non-contrlesAmorage

  • Polymrisations non-contrlesPropagation

  • Polymrisations non-contrlesPropagation

  • Polymrisations non-contrlesAmoragePropagation

  • Polymrisations non-contrlesPropagation

  • Polymrisations non-contrlesPropagation

  • Polymrisations non-contrlesPropagation Terminaison

  • Polymrisations non-contrlesAmorage Propagation

  • Polymrisations non-contrlesPropagation

  • Polymrisations non-contrlesPropagation transfert

  • Polymrisations non-contrlesPropagation

  • Polymrisations non-contrlesPropagation

  • Polymrisations non-contrlesAmorage Propagation

  • Polymrisations non-contrlesPropagation Terminaison

  • Polymrisations non-contrlesPropagation Transfert

  • Polymrisations non-contrlesPropagation

  • Polymrisations non-contrlesLe nombre, la longueur et larchitecture des chanes ne sont pas contrls!! Certaines chanes ne sont plus actives en fin de polymrisation (terminaison)

  • Polymrisations vivantes

  • Polymrisations vivantesAmorage

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • Polymrisations vivantes- Lamorage est rapide et total: toutes les chanes dmarrent leur croissance au mme moment - Il ny a pas de ractions de transfert ni de terminaison: toutes les chanes sont encore actives en fin de polymrisation

    Consquences:

    - Toutes les chanes ont la mme longueur, qui peut se calculer par le rapport [ ]/[ ]

    Larchitecture des chanes est bien contrle

    Une reprise de la polymrisation est possible

  • Polymrisations vivantesAmorage

  • PropagationPolymrisations vivanteslongueur de la chaneConversion

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • PropagationPolymrisations vivantes

  • Amorage

  • Propagation

  • Terminaison rversible Chanes dormantes

  • Amorage

  • Amorage Propagation

  • Propagation Terminaison rversible Chanes dormantes

  • Terminaison rversible Chanes dormantes

  • Terminaison rversible Chanes actives

  • Propagation

  • Terminaison rversible Chanes activesTerminaison rversible Chanes dormantes

  • Propagation

  • PropagationTerminaison rversible Chanes dormantes

  • Terminaison rversible Chanes dormantesTerminaison rversible Chanes actives

  • PropagationTerminaison rversible Chanes actives

  • Terminaison rversible Chanes activesPropagation - chanes dormantes

  • Terminaison rversible Chanes activesPropagation - chanes dormantes

  • Terminaison rversible - chanes dormantesPropagation

  • Terminaison rversible - chanes dormantesTerminaison rversible Chanes actives

  • Terminaison rversible Chanes activesPropagation

  • Terminaison rversible Chanes activesPropagationTerminaisonirrversible

  • Terminaison rversible Chanes activesPropagation - Chanes dormantes

  • Terminaison rversible Chanes dormantesPropagation

  • Terminaison rversible Chanes dormantesPropagation

  • Terminaison rversible Chanes dormantes

  • On introduit un agent de contrle qui provoque une terminaison rversible: lorsque lagent coiffe la chane, cette dernire devient inactive = forme dormante. Lorsque lagent de contrle est libr, la chane devient active nouveau.Lquilibre est dplac vers la forme dormante.

    Consquences:

    - La croissance des chanes (tape de propagation) est fortement ralentie.

    Lamorage devient ds lors rapide par rapport la propagation

    Les ractions de terminaisons irrversibles et de transfert sont minimises car les chanes sont la plupart du temps sous la forme dormante

  • - Les chanes ont des longueurs comparables

    Larchitecture des chanes est bien contrle

    Une reprise de la polymrisation est possible car les formes dormantes peuvent tre isoles et rutilises lors dune polymrisation ultrieure

    Les caractristiques molculaires des polymres obtenus par un processus contrl sapprochent donc de celles obtenues dans le cas dune polymrisation vivante:Polymrisations contrles

  • 3. Synthse des copolymres blocs

  • 3. Synthse des copolymres blocs

  • Polymrisations vivantes: addition dun second monomre

  • Polymrisations vivantes: addition dun second monomre

  • Polymrisations vivantes: addition dun second monomre

  • Polymrisations vivantes: addition dun second monomre

  • Polymrisations vivantes: addition dun second monomre

  • Polymrisations vivantes: addition dun second monomre

  • Polymrisations vivantes: addition dun second monomre

  • Polymrisations vivantes: addition dun second monomre

  • Polymrisations vivantes: addition dun second monomre

  • Polymrisations vivantes: addition dun second monomre

  • Polymrisations vivantes: addition dun second monomre

  • 4. Sparation de phase dans les copolymres blocs et formation de nanomatriauxDGml = DHml TDSml > 0

  • Vesicules, tubulesDeux blocs immisciblesDans un solvant slectif: formation de micelles Structures obtenues dpendent de:

    Des fractions volumiques relatives des blocsDe la longueur des blocs

  • Exemple de structure complexe dun tribloc ABC(image de microscopie lectronique, utilisation dun agent de contraste)100 nm

  • Vesicules, tubulesDeux blocs immiscibles5. Quelques recherches menes dans le laboratoire

  • Effet template

  • Sans polymreSans copolymreMicroscopie lectronique transmission

  • Gold Nanoparticles May Simplify Cancer DetectionBinding gold nanoparticles to a specific antibody for cancer cells could make cancer detection much easier, suggests research at the Georgia Institute of Technology and the University of California at San Francisco (UCSF). The report is published in the May11, 2005 edition of the journal Nano Letters.

    Gold nanoparticles stick to cancer cells and make them shine

  • b) Les copolymres supramolculairesUtilisation dun lien rversible (dans certaines conditions) entre les blocs

  • 1. Rversibilit du lien supramolculairePourquoi les copolymres supramolculaires?

  • Vesicules, tubulesDeux blocs immisciblesNanomatriaux partir de copolymres supramolculaires

  • Membranes nanoporeuses partir de copolymres supramolculaires

  • Membranes nanoporeuses partir de copolymres supramolculaires

  • Caractrisation des films par microscopie

  • RemerciementsUCL:Johan Hofkens (SC, CMAT), Patrice Soumillion (SC, BIOC), Jacqueline Marchand (SC, CHOM), Sophie Hermans (SC, CMAT)Alain Jonas (FSA, POLY), Sophie Demoustier (FSA, POLY), Sorin Melinte, Vincent Bayot (FSA, DICE)

    TUEindhoven:Ulrich Schubert, Bas Lohmeijer, Mike Meier

    : F.N.R.S, F.R.I.A.,Fondation Louvain (mcnat Solvay)R.W., Communaut franaise de belgique (ARC), Agfa-Gevaert N.V., ESF.