Contrôle de la modification de surface par capture de radicaux – RADICAL

Le projet proposé s’inscrit dans le cadre de la fonctionnalisation de surfaces conductrices via la réduction de précurseurs diazoniums. Cette méthode de fonctionnalisation est en pleine expansion mais aboutit classiquement à la génération peu reproductible de multi-couches structurellement désorganisées et extrêmement difficiles à caractériser. L’objectif est ici de développer une méthodologie permettant de contrôler le greffage des entités organiques sur le substrat aussi bien en termes d’épaisseur de couche que d’organisation. Au lieu d’agir sur la structure moléculaire des greffons d’intérêt, comme le rapportent de récentes études, le projet propose d’intervenir directement au niveau du mécanisme de greffage par l’intermédiaire de capteurs de radicaux. Cette approche permet, d’une part, d’éviter la synthèse de précurseurs complexes dont l’encombrement stérique est le moteur du contrôle du greffage, et d’autre part, d’étendre le contrôle des couches à tout type de structures.

Le projet vise une avancée significative dans le contrôle des deux méthodes principales de fonctionnalisation utilisant des précurseurs diazotés : le greffage électro-induit et le greffage spontané. Ces deux méthodes diffèrent expérimentalement par l’utilisation d’une assistance électrochimique dans le premier cas alors que la seconde tire parti du caractère réducteur intrinsèque des substrats à modifier. Un mécanisme radicalaire commun est jusqu’à présent admis pour expliquer la génération de couches polymériques mais les connaissances acquises récemment tendent de plus en plus à les différencier. Ces faits imposent d’aborder les problématiques de greffage de façon distincte selon que l’on applique une induction électrochimique ou non.
La première partie du projet sera dédiée au développement de la stratégie de contrôle du greffage électro-induit et spontané sur carbone via l’ajout de capteurs de radicaux. Cette voie permettra de lever les verrous scientifiques identifiés (nature du substrat, structure des piégeurs de radicaux) et d’optimiser les conditions du contrôle du greffage afin de se rapprocher de matériaux de type monocouches L’impact de la substitution des précurseurs diazoniums sur la croissance des films organiques en présence de piégeurs sera un point particulièrement étudié. Le deuxième volet sera axé sur l’identification des moteurs du contrôle du greffage et sur le développement des aspects mécanistiques. Cette nouvelle approche fournira un point de vue inédit sur les facteurs clés qui mènent à la polymérisation incontrôlée des sels de diazoniums. La dernière partie du projet tirera partie des connaissances acquises durant les deux premières phases pour étudier les propriétés et la réactivité des couches organiques. L’objectif est de quantifier le gain produit par la méthode de contrôle radicalaire et d’étendre les connaissances sur la disponibilité des espèces immobilisées en surface. L’établissement de relations structure/propriétés sera menée sur des nanomatériaux fonctionnalisés par des motifs absorbants et/ou fluorescents, tandis que l’étude de la réactivité interfaciale mettra en œuvre des surfaces électrocatalytiques incorporant des radicaux aminoxyles, dont l’étude est maîtrisée par l’équipe.

L’équipe pluridisciplinaire sera composée de trois physico-chimites, d’une chimiste organicienne et d’une physicienne, tous localisés au laboratoire Moltech-Anjou.