Biomolécules et Matériaux Nanostructurés

Présentation au sujet: "Biomolécules et Matériaux Nanostructurés"— Transcription de la présentation:

1 Biomolécules et Matériaux Nanostructurés
Jacques Livage - Collège de France rubrique : enseignement

2

3 Spicules d’éponges

4 La longueur peut atteindre le mètre
Fibres de silice permettant à l’éponge de se fixer au sol 10 cm La longueur peut atteindre le mètre

5 d’un filament protéique
gaine de silice gaine de silice autour d’un filament protéique filament protéique

6 Spicule = fibre optique

7 Nature Materials, juin 2007

8 octapeptide dicationique
Le lanréotide (NH3-(D)Naph-Cys-Tyr-(D)Trp-Lys-Val-Cys-Thr-CONH2 aromatiques aliphatiques octapeptide dicationique les fonctions amines sont protonées en milieu légèrement acide division en 2 parties aromatique-aliphatique

9 les molécules de lanréotide s’assemblent sous forme de nanotubes
En solution dans l’eau les molécules de lanréotide s’assemblent sous forme de nanotubes Association de 2 molécules de lanréotide via des liaisons hydrogène

10 les molécules de lanréotide s’assemblent sous forme de nanotubes
En solution dans l’eau les molécules de lanréotide s’assemblent sous forme de nanotubes 10 liaisons hydrogène

11 liaisons hydrogène NH….O = interactions Tyr-Tyr, Thr-Val et Val-Val
J. Pept. Sci. (2007) enroulement liaisons hydrogène NH….O = interactions Tyr-Tyr, Thr-Val et Val-Val

12 Les nanotubes s ’assemblent en réseau hexagonal

13 microscopie électronique - cryo-fracture

14 Formation de mésophases en solution dans l’eau
microscopie optique entre polariseurs croisés

15 Templates pour la formation de nanotubes de silice
15 Templates pour la formation de nanotubes de silice Les fonctions amines catalysent la condensation de la silice à la surface des nanotubes Si(OEt) H2O Si(OH) EtOH SiO2 hydrolyse condensation TEOS + H2O lanréotide 48 h nanofibres de silice lanréotide Les nanotubes se forment à l’interface par diffusion lente du lanréotide à travers le TEOS

16 longueur plusieurs centimètres
Nanotubes de silice faisceau de fibres 1 µm 100 nm 1 mm microscopie électronique lumière polarisée longueur plusieurs centimètres

17 Formation des nanotubes de silice
2 processus simultanés formation des nanotubes de lanréotide polymérisation de la silice attraction électrostatique NH3+ - [SiO(OR)3]- la couche de silice facilite l’allongement du tube de lanréotide

18

19 ‘ endo et ‘ exo ’ template
Les nanotubes sont formés de 2 tubes de silice séparés par un tube de lanréotide 24,6 nm 9,9 11,3 13,3 14,7 r(nm) SiO2 ‘ endo et ‘ exo ’ template

20 Les 2 nanotubes sont indépendants l’un par rapport à l’autre
20 Nanotubes à double parois 100 nm MET 30 nm 50 nm Les 2 nanotubes sont indépendants et peuvent glisser l’un par rapport à l’autre

21 Chaperons moléculaires

22 Les chaperons moléculaires aident au repliement des protéines
en évitant l’agrégation entre domaines hydrophobes

23 constituées de l’assemblage de sous-unités (HSP) formant deux anneaux superposés
HSP = Heat Shock Proteins

24 Chaperons moléculaires
constituées de l’assemblage de sous-unités protéiques formant deux anneaux superposés vue de dessus vue de côté ≈15nm

25 25 R.A. McMillan et al. nature materials 1 (2002) 247

26 Groupements ‘ thiols ’ répartis sur un cercle de 9 nm de diamètre
Cystéine 9 nm HSP60 Groupements ‘ thiols ’ répartis sur un cercle de 9 nm de diamètre

27 Ø = 3 nm Ø = 9 nm

28 Les nanoparticules d’or viennent se fixer sur les groupements thiols
Fixation sélective selon la taille Pore particule 3 nm nm 9 nm nm

29 Les chaperons peuvent s’assembler pour former un réseau 2D ordonné
Le canal central est hydrophobe 9 nm 3 nm 10 nm 5nm nanoparticules d’or

30 30 Shan tang et al. IEEE Trans. Electronic Devices 54 (2007) 433

31 mémoire flash transistor à effet de champ gate n source drain p

32 + + mémoire flash effacement affichage e- e- les électrons retombent
par effet tunnel e- effacement + affichage une partie des électrons qui vont de la source au drain est déviée vers la porte flottante e- + Problème insérer des nanoparticules semi-conductrices (PbSe) dans une matrice isolante (SiO2)

33 Dépôt d’un film de SiO2 sur Si
Immersion dans une solution de PTS Greffage Si-OH + R Adsorption des chaperons par le canal central via des interactions ‘ hydrophobe-hydrophobe ’ Réseau 2D de chaperons sur SiO2/Si

34 Nanocristaux de PbSe réseau de chaperons + nanocristaux
réseau de nanocristaux 200°C O2 Nanocristaux de PbSe MEB MET

35 35 Dispositif MOS Si MOS = Métal Oxyde Semiconducteur

36 Read Only Memories Schéma de bande du dispositif MOS