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Défi de tous les savoirs (DS10)
Edition 2015


InsidePores


CONTROLE DE FORME ET ORGANISATION DE NANO-MATERIAUX INORGANIQUES AU SEIN DE MATRICES SUPRAMOLECULAIRES POREUSES RECYCLABLES

InsidePores
Le projet InsidePores propose une approche inédite pour la préparation de nanoparticules. Son originalité réside dans l'utilisation de matériaux supramoléculaires poreux spécialement conçus à cet effet. Au cours de ce projet, nous utiliserons les espaces confinés de ces matériaux poreux supramoléculaires pour la croissance de structures minérales comme des oxydes métalliques ou des métaux dont la taille, la forme et l’organisation spatiale seront dirigés par la porosité de l’hôte.

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Une étape essentielle de ce procédé est l’insertion des précurseurs moléculaires des nanoparticules dans les pores de la matrice hôte. Il faut que cette étape soit efficace et rapide, mais il est également nécessaire que les molécules entrant dans la porosité établissent des interactions faibles avec les parois de l’édifice. Pour répondre à ces critères, les matrices sélectionnées dans InsidePores auront leurs parois fonctionnalisées par des groupements chimiques adaptés pour établir de telles interactions avec les précurseurs invités choisis. Deux architectures supramoléculaires poreuses et robustes ont d’ores et déjà été identifiées comme de bonnes candidates. L’une possède des canaux 1D, l’autre un réseau de pores 2D interconnecté dont le diamètre des pores est de 1,2 nm. Des résultats préliminaires montrent que ces structures pourront être modifiées pour fonctionnaliser leurs parois sans altération de leur intégrité structurale, les unités élémentaires de ces édifices pouvant être facilement modifiées.

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InsidePores est un projet de recherche fondamentale dont l'ambition est de mettre au point une procédure chimique innovante pour la préparation de nano-objets de taille et de forme contrôlée. Le recyclage de la matrice est aussi pris en considération. Ce projet vise en premier lieu la préparation de nanoparticules de ZnO, matériau aux propriétés optiques intéressantes pour des applications comme les lasers UV ou des diodes bleues. Cette approche pourra, évidemment, être étendue à d’autres objets métalliques comme l’or ou l’argent pour la préparation de métamatériaux. Dans ce cas spécifique, conserver l’intégrité du système (i.e. conserver les nanoparticules dans la matrice) pourra s’avérer utile.

Résultats

travaux en cours

Perspectives

bonnes

Productions scientifiques et brevets

Chem. Eur. J. 2017 (ASAP) http://dx.doi.org/10.1002/chem.201701732
G. Mouchaham, N. Roques, W. Khodja, C. Duhayon, Y. Coppel, S. Brandès, T.s Fodor, M. Meyer, J.-P. Sutter
Hydrogen-Bonded Open-Framework with Pyridyl-Decorated Channels: Straightforward Preparation and Insight into its Affinity for Acidic Molecules in Solution

Partenaires

CNRS (CEMES) Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales

CNRS Laboratoire de Chimie de Coordination du CNRS

ICMUB/CNRS Institut de chimie moléculaire de l'université de Bourgogne

Aide de l'ANR 236 080 euros
Début et durée du projet scientifique octobre 2015 - 42 mois

Résumé de soumission

Le projet InsidePores propose une approche inédite pour la préparation de nanoparticules. Son originalité réside dans l'utilisation de matériaux supramoléculaires poreux spécialement conçus à cet effet. Comparés aux autres matériaux poreux ayant déjà été utilisés à cette fin, les solides poreux proposés ici sont basées sur des liaisons Hydrogène. Ils sont parfaitement cristallins et présentent des micropores parfaitement définis. Au cours de ce projet, nous utiliserons les espaces confinés de ces matériaux poreux supramoléculaires pour la croissance de structures minérales comme des oxydes métalliques ou des métaux dont la taille, la forme et l’organisation spatiale seront dirigés par la porosité de l’hôte. De plus, le procédé proposé dans InsidePores présente l’avantage de permettre une récupération aisée des nanoparticules par simple dissolution de la matrice dans l’eau ; solvant de la matrice mais non-solvant des nanoparticules. Le recyclage de la matrice pourra être réalisé par sa recristallisation.
Une étape essentielle de ce procédé est l’insertion des précurseurs moléculaires des nanoparticules dans les pores de la matrice hôte. Il faut que cette étape soit efficace et rapide, mais il est également nécessaire que les molécules entrant dans la porosité établissent des interactions faibles avec les parois de l’édifice. Pour répondre à ces critères, les matrices sélectionnées dans InsidePores auront leurs parois fonctionnalisées par des groupements chimiques adaptés pour établir de telles interactions avec les précurseurs invités choisis. Deux architectures supramoléculaires poreuses et robustes ont d’ores et déjà été identifiées comme de bonnes candidates. L’une possède des canaux 1D, l’autre un réseau de pores 2D interconnecté dont le diamètre des pores est de 1,2 nm. Des résultats préliminaires montrent que ces structures pourront être modifiées pour fonctionnaliser leurs parois sans altération de leur intégrité structurale, les unités élémentaires de ces édifices pouvant être facilement modifiées.
InsidePores est un projet de recherche fondamentale dont l'ambition est de mettre au point une procédure chimique innovante pour la préparation de nano-objets de taille et de forme contrôlée. Le recyclage de la matrice est aussi pris en considération. Ce projet vise en premier lieu la préparation de nanoparticules de ZnO, matériau aux propriétés optiques intéressantes pour des applications comme les lasers UV ou des diodes bleues. Cette approche pourra, évidemment, être étendue à d’autres objets métalliques comme l’or ou l’argent pour la préparation de métamatériaux. Dans ce cas spécifique, conserver l’intégrité du système (i.e. conserver les nanoparticules dans la matrice) pourra s’avérer utile.

 

Programme ANR : Défi de tous les savoirs (DS10) 2015

Référence projet : ANR-15-CE29-0013

Coordinateur du projet :
Monsieur Jean-Pascal SUTTER (Laboratoire de Chimie de Coordination du CNRS)

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.