La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Les copolymères à blocs : des polymères fabuleux pour la création de nanomatériaux Jean-François Gohy Unité de Chimie des Matériaux Inorganiques et Organiques.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Les copolymères à blocs : des polymères fabuleux pour la création de nanomatériaux Jean-François Gohy Unité de Chimie des Matériaux Inorganiques et Organiques."— Transcription de la présentation:

1 Les copolymères à blocs : des polymères fabuleux pour la création de nanomatériaux Jean-François Gohy Unité de Chimie des Matériaux Inorganiques et Organiques (CMAT) et Centre de Recherche en Dispositifs et Matériaux Electroniques Micro- et Nanoscopiques (CeRMiN) Département de Chimie, Faculté des Sciences, Université catholique de Louvain 2ème colloque des sciences 31/03/2006

2 Le Département de Chimie de lUCL - Biochimie (BIOC) - Chimie organique et médicinale (CHOM) - Chimie des matériaux inorganiques et organiques (CMAT) - Chimie stucturale et des mécanismes réactionnels (CSTR) 4 unités: -21 académiques, 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 extérieurs - 42 membres du personnel administratif et technique Quelques chiffres ( ):

3 Plan de lexposé 1. Introduction: polymères et copolymères 2. Synthèse des polymères: polymérisations en chaînes non- contrôlées, vivantes et contrôlées 3. Synthèse des copolymères à blocs 4. Séparation de phase dans les copolymères à blocs et formation de nanomatériaux 5. Quelques recherches menées dans le laboratoire a)Utilisation de copolymères en étoile pour la préparation de nanoparticules métalliques b) Les copolymères supramoléculaires

4 1.Introduction Quest-ce quun polymère? n Monomère Homopolymère

5 Une chaîne polymère isolée Un matériau polymère = un ensemble de chaînes Enchevêtrements!!

6 Quest-ce quun copolymère? 2 monomères différents Copolymère alterné : Copolymère à blocs: Copolymère statistique:

7 2. Synthèse des polymères: polymérisations en chaînes non-contrôlées, vivantes et contrôlées Quest-ce quune polymérisation en chaîne? Monomère Amorceur Polymère

8 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur

9 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Amorçage

10 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Propagation

11 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Propagation

12 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Amorçage Propagation

13 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Propagation

14 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Propagation

15 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Propagation Terminaison

16 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Amorçage Propagation

17 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Propagation

18 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Propagation transfert

19 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Propagation

20 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Propagation

21 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Amorçage Propagation

22 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Propagation Terminaison

23 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Propagation Transfert

24 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Propagation

25 Polymérisations non-contrôlées Monomère Amorceur Le nombre, la longueur et larchitecture des chaînes ne sont pas contrôlés!! Certaines chaînes ne sont plus actives en fin de polymérisation (terminaison)

26 Polymérisations vivantes Monomère Amorceur

27 Polymérisations vivantes Monomère Amorceur Amorçage

28 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur

29 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur

30 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur

31 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur

32 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur

33 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur

34 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur

35 Polymérisations vivantes Monomère Amorceur - Lamorçage est rapide et total: toutes les chaînes démarrent leur croissance au même moment - Il ny a pas de réactions de transfert ni de terminaison: toutes les chaînes sont encore actives en fin de polymérisation Conséquences: - Toutes les chaînes ont la même longueur, qui peut se calculer par le rapport [ ]/[ ] -Larchitecture des chaînes est bien contrôlée -Une reprise de la polymérisation est possible

36 Polymérisations vivantes Monomère Amorceur Amorçage longueur de la chaîne Conversion

37 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur longueur de la chaîne Conversion

38 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur longueur de la chaîne Conversion

39 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur longueur de la chaîne Conversion

40 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur longueur de la chaîne Conversion

41 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur longueur de la chaîne Conversion

42 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur longueur de la chaîne Conversion

43 Propagation Polymérisations vivantes Monomère Amorceur longueur de la chaîne Conversion

44 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle

45 Amorçage Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle

46 Propagation Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle

47 Terminaison réversible – Chaînes dormantes Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle

48 Amorçage Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle

49 Amorçage Propagation Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle

50 Propagation Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes dormantes

51 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes dormantes

52 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes actives

53 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Propagation

54 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes actives Terminaison réversible – Chaînes dormantes

55 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Propagation

56 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Propagation Terminaison réversible – Chaînes dormantes

57 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes dormantes Terminaison réversible – Chaînes actives

58 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Propagation Terminaison réversible – Chaînes actives

59 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes actives Propagation - chaînes dormantes

60 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes actives Propagation - chaînes dormantes

61 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible - chaînes dormantes Propagation

62 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible - chaînes dormantes Terminaison réversible – Chaînes actives

63 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes actives Propagation

64 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes actives Propagation Terminaison irréversible

65 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes actives Propagation - Chaînes dormantes

66 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes dormantes Propagation

67 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes dormantes Propagation

68 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle Terminaison réversible – Chaînes dormantes

69 Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle On introduit un agent de contrôle qui provoque une terminaison réversible: lorsque lagent coiffe la chaîne, cette dernière devient inactive = forme dormante. Lorsque lagent de contrôle est libéré, la chaîne devient active à nouveau. Léquilibre est déplacé vers la forme dormante. Conséquences: - La croissance des chaînes (étape de propagation) est fortement ralentie. -Lamorçage devient dès lors rapide par rapport à la propagation - Les réactions de terminaisons irréversibles et de transfert sont minimisées car les chaînes sont la plupart du temps sous la forme dormante

70 - Les chaînes ont des longueurs comparables - Larchitecture des chaînes est bien contrôlée - Une reprise de la polymérisation est possible car les formes dormantes peuvent être isolées et réutilisées lors dune polymérisation ultérieure Les caractéristiques moléculaires des polymères obtenus par un processus contrôlé sapprochent donc de celles obtenues dans le cas dune polymérisation vivante: Polymérisations contrôlées

71 3. Synthèse des copolymères à blocs Polymérisations vivantes Monomère Amorceur

72 3. Synthèse des copolymères à blocs Polymérisations contrôlées Monomère Amorceur Agent de contrôle

73 Polymérisations vivantes: addition dun second monomère Monomère 1 Amorceur Monomère 2

74 Polymérisations vivantes: addition dun second monomère Monomère 1 Amorceur Monomère 2

75 Polymérisations vivantes: addition dun second monomère Monomère 1 Amorceur Monomère 2

76 Polymérisations vivantes: addition dun second monomère Monomère 1 Amorceur Monomère 2

77 Polymérisations vivantes: addition dun second monomère Monomère 1 Amorceur Monomère 2

78 Polymérisations vivantes: addition dun second monomère Monomère 1 Amorceur Monomère 2

79 Polymérisations vivantes: addition dun second monomère Monomère 1 Amorceur Monomère 2

80 Polymérisations vivantes: addition dun second monomère Monomère 1 Amorceur Monomère 2

81 Polymérisations vivantes: addition dun second monomère Monomère 1 Amorceur Monomère 2

82 Polymérisations vivantes: addition dun second monomère Monomère 1 Amorceur Monomère 2

83 Polymérisations vivantes: addition dun second monomère Monomère 1 Amorceur Monomère 2

84 4. Séparation de phase dans les copolymères à blocs et formation de nanomatériaux G mél = H mél – TS mél > 0 Séparation de phase Si lon considère un ensemble de chaînes: Domaines de taille nanométrique Nanomatériaux

85 Vesicules, tubules… Deux blocs immiscibles Dans un solvant sélectif: formation de micelles Structures obtenues dépendent de: 1.Des fractions volumiques relatives des blocs 2.De la longueur des blocs

86

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

88 Vesicules, tubules… Deux blocs immiscibles 5. Quelques recherches menées dans le laboratoire

89 Effet « template » a) Utilisation de copolymères en étoile pour la préparation de nanoparticules métalliques 1.KAuCl 4 2.NaBH 4 3 nm Couronne de stabilisation biocompatible

90 Sans polymère Microscopie électronique à haute résolution Sans copolymère En présence de copolymère Microscopie électronique à transmission

91 Gold Nanoparticles May Simplify Cancer Detection Binding 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 May 11, 2005 edition of the journal Nano Letters. Gold nanoparticles stick to cancer cells and make them shine

92 b) Les copolymères supramoléculaires Utilisation dun lien réversible (dans certaines conditions) entre les blocs Comment préparer ces copolymères? Principe clé-serrure

93 1. Réversibilité du lien supramoléculaire Pourquoi les copolymères supramoléculaires? 2. Création de bibliothèques de copolymères

94 Vesicules, tubules… Deux blocs immiscibles Nanomatériaux à partir de copolymères supramoléculaires

95 Membranes nanoporeuses à partir de copolymères supramoléculaires

96 [ ] Membranes nanoporeuses à partir de copolymères supramoléculaires [ [ [ [ [ [ ] ] ] ] ] ] Oxydation Lavage

97 Caractérisation des films par microscopie Microscopie AFM Microscopie SEM

98 Remerciements UCL: 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 (mécénat Solvay) R.W., Communauté française de belgique (ARC), Agfa-Gevaert N.V., ESF. Dr Zhijun Hu Alex Vlad Catheline Colard Dr Charles- André Fustin Pierre Guillet Nathalie Lefèvre + Dr Mariam Filali et Dr Haiying Huang Le groupe:


Télécharger ppt "Les copolymères à blocs : des polymères fabuleux pour la création de nanomatériaux Jean-François Gohy Unité de Chimie des Matériaux Inorganiques et Organiques."

Présentations similaires


Annonces Google