Projet ANR-11-BS08-0001 – MATISSE : Matériaux fibrillaires hybrides polymères/systèmes auto-assemblés
Programme : Blanc - SIMI 8 - Chimie du solide, colloïdes, physicochimie (Blanc SIMI 8)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Jean-Michel GUENET (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ALSACE)
Partenaires : Institut Charles Sadron; Laboratoire Charles Coulomb; Structures et Propriétés d'Architectures Moléculaires
Montant : 576998.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 48 mois
Résumé : Fabrication de nanocalblesfabrication de nanocables en utilisant des matériaux hybrides polymères/systèmes auto-assemblés
Nanocables hybrides fabriqués par méthodes physiquesfaire des nanocables avec des polymères peu couteux et des sytèmes auto-assemblés portant la fonction de conduction ou de propriétés magnétiques
fabrication par nucléation hétérogènepréparation des nanocables par des méthodes physiques uniquement à partir de produits de base. Les méthodes sont la gélification thermoréversible, et la nucléation hétérogène
Résumé de la soumission : Le projet MATISSE a pour objet l’élaboration d’architectures complexes de type "nanocables" au travers de procédés physiques du type gélification thermoréversible, cristallisation, nucléation hétérogène, etc... Les structures résultantes seront nanofibrillaires.. Dans tous les cas, il s'agira de fabriquer des matériaux nanocomposites alliant des polymères covalents et des systèmes auto-assemblés de petites molécules.  Au cours de ce projet nous étudierons la fabrication de deux types de nanocable: 1) nanocables obtenus par encapsulation de filaments d’un système auto-assemblé au sein de fibrilles d’un polymère covalent, et 2) nanocables obtenus par "emmaillotage" de fibrilles de polymère covalent par des nanotubules d’un système autoassemblé. Dans le premier cas, le polymère covalent “emmaillote” le système auto-assemblé tandis que dans le deuxième cas c’est le système auto-assemblé qui “emmaillote” un polymère neutre, conducteur ou semi-conducteur. Outre la synthèse des molécules capables de s’auto-assembler et l’élaboration des nanocables, la morphologie, la structure moléculaire et les propriétés fonctionnelles seront déterminées. La fonctionnalité des nanocables proviendra soit de leur cœur (propriétés anti-ferromagnétiques ou semi-conductrice) soit de leur surface externe (activité catalytique). L’originalité de ce projet tient dans l'utilisation de systèmes hybrides polymères covalents+ système auto-assemblés, mais aussi dans la stratégie de type “bottom up” adoptée qui fait appel uniquement à des processus physiques et un contrôle de la croissance des structures. Cette stratégie utilisée pour atteindre des niveaux d’organisation complexes diffère notablement des approches plus conventionnelles faisant appel au génie chimique. Ce projet novateur est largement pluridisciplinaire puisqu’il repose sur les expertises complémentaires de chimistes, physico-chimistes et physiciens. Les participants à ce projet bénéficient tous d’une reconnaissance internationale dans leur domaines respectifs de recherché. 1) Institut Charles Sadron (Strasbourg) polymères, gels physiques et systèmes auto-assemblés, 2) Laboratoire Charles Coulomb (L2C,  Montpellier), études par des méthodes spectroscopiques, et 3) Laboratoire de Structure et Propriété d’Architectures Moléculaires (SPrAM) in Grenoble, devices et matériaux électroniques.
Résultats : La mise en évidence d’un effet plus important sur les propriétés magnétiques de l’énantiomère de cuivre encapsulé. La susceptibilité magnétique ne s’annule jamais en fonction de la température et elle est largement plus élevée que celle mesurée dans la poudre. Les mesures d’EXAFS ont mis en évidence que les interactions entre molécules de complexes de cuivre diffèrent de celle observée dans la poudre (interactions Cu-O dans la poudre entre molécules voisines, et Cu-Cu dans l’encapsulé). On est probablement en présence d’une échelle de spin.
Comme indiqué plus haut nous comptons soumettre l’article en cours d’écriture à Nature Materials
Perspectives : extension à d'autres systèmes
Publications et brevets : A. KHAN, T.T.T. NGUYEN, L. DOBIRCAU, M. SCHMUTZ, PH. MESINI, J.M. GUENET An investigation into the interactions involved in the formation of nanotubes from organogelators Langmuir 2013, 29, 16127