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Les copolymres blocs: des polymres fabuleux pour la cration de
nanomatriauxJean-Franois GohyUnit de Chimie des Matriaux
Inorganiques et Organiques (CMAT) et Centre de Recherche en
Dispositifs et Matriaux Electroniques Micro- et Nanoscopiques
(CeRMiN)Dpartement de Chimie, Facult des Sciences, Universit
catholique de Louvain [email protected]
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Le Dpartement de Chimie de lUCL- Biochimie (BIOC)- Chimie
organique et mdicinale (CHOM)- Chimie des matriaux inorganiques et
organiques (CMAT)- Chimie stucturale et des mcanismes ractionnels
(CSTR)4 units:21 acadmiques, 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 extrieurs - 42
membres du personnel administratif et technique
Quelques chiffres (2004-2005):
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Plan de lexpos
1. Introduction: polymres et copolymres
2. Synthse des polymres: polymrisations en chanes non-contrles,
vivantes et contrles
3. Synthse des copolymres blocs
4. Sparation de phase dans les copolymres blocs et formation de
nanomatriaux
5. Quelques recherches menes dans le laboratoire
Utilisation de copolymres en toile pour la prparation de
nanoparticules mtalliques
b) Les copolymres supramolculaires
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Introduction Quest-ce quun polymre?nMonomreHomopolymre
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Une chane polymre isole
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Quest-ce quun copolymre?2 monomres diffrents
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2. Synthse des polymres: polymrisations en chanes non-contrles,
vivantes et contrlesQuest-ce quune polymrisation en chane?
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Polymrisations non-contrles
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Polymrisations non-contrlesAmorage
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Polymrisations non-contrlesPropagation
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Polymrisations non-contrlesPropagation
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Polymrisations non-contrlesAmoragePropagation
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Polymrisations non-contrlesPropagation
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Polymrisations non-contrlesPropagation
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Polymrisations non-contrlesPropagation Terminaison
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Polymrisations non-contrlesAmorage Propagation
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Polymrisations non-contrlesPropagation
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Polymrisations non-contrlesPropagation transfert
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Polymrisations non-contrlesPropagation
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Polymrisations non-contrlesPropagation
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Polymrisations non-contrlesAmorage Propagation
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Polymrisations non-contrlesPropagation Terminaison
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Polymrisations non-contrlesPropagation Transfert
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Polymrisations non-contrlesPropagation
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Polymrisations non-contrlesLe nombre, la longueur et
larchitecture des chanes ne sont pas contrls!! Certaines chanes ne
sont plus actives en fin de polymrisation (terminaison)
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Polymrisations vivantes
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Polymrisations vivantesAmorage
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PropagationPolymrisations vivantes
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PropagationPolymrisations vivantes
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PropagationPolymrisations vivantes
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PropagationPolymrisations vivantes
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PropagationPolymrisations vivantes
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PropagationPolymrisations vivantes
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PropagationPolymrisations vivantes
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Polymrisations vivantes- Lamorage est rapide et total: toutes
les chanes dmarrent leur croissance au mme moment - Il ny a pas de
ractions de transfert ni de terminaison: toutes les chanes sont
encore actives en fin de polymrisation
Consquences:
- Toutes les chanes ont la mme longueur, qui peut se calculer
par le rapport [ ]/[ ]
Larchitecture des chanes est bien contrle
Une reprise de la polymrisation est possible
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Polymrisations vivantesAmorage
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PropagationPolymrisations vivanteslongueur de la
chaneConversion
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PropagationPolymrisations vivantes
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PropagationPolymrisations vivantes
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PropagationPolymrisations vivantes
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PropagationPolymrisations vivantes
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PropagationPolymrisations vivantes
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PropagationPolymrisations vivantes
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Amorage
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Propagation
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Terminaison rversible Chanes dormantes
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Amorage
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Amorage Propagation
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Propagation Terminaison rversible Chanes dormantes
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Terminaison rversible Chanes dormantes
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Terminaison rversible Chanes actives
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Propagation
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Terminaison rversible Chanes activesTerminaison rversible Chanes
dormantes
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Propagation
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PropagationTerminaison rversible Chanes dormantes
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Terminaison rversible Chanes dormantesTerminaison rversible
Chanes actives
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PropagationTerminaison rversible Chanes actives
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Terminaison rversible Chanes activesPropagation - chanes
dormantes
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Terminaison rversible Chanes activesPropagation - chanes
dormantes
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Terminaison rversible - chanes dormantesPropagation
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Terminaison rversible - chanes dormantesTerminaison rversible
Chanes actives
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Terminaison rversible Chanes activesPropagation
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Terminaison rversible Chanes
activesPropagationTerminaisonirrversible
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Terminaison rversible Chanes activesPropagation - Chanes
dormantes
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Terminaison rversible Chanes dormantesPropagation
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Terminaison rversible Chanes dormantesPropagation
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Terminaison rversible Chanes dormantes
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On introduit un agent de contrle qui provoque une terminaison
rversible: lorsque lagent coiffe la chane, cette dernire devient
inactive = forme dormante. Lorsque lagent de contrle est libr, la
chane devient active nouveau.Lquilibre est dplac vers la forme
dormante.
Consquences:
- La croissance des chanes (tape de propagation) est fortement
ralentie.
Lamorage devient ds lors rapide par rapport la propagation
Les ractions de terminaisons irrversibles et de transfert sont
minimises car les chanes sont la plupart du temps sous la forme
dormante
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- Les chanes ont des longueurs comparables
Larchitecture des chanes est bien contrle
Une reprise de la polymrisation est possible car les formes
dormantes peuvent tre isoles et rutilises lors dune polymrisation
ultrieure
Les caractristiques molculaires des polymres obtenus par un
processus contrl sapprochent donc de celles obtenues dans le cas
dune polymrisation vivante:Polymrisations contrles
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3. Synthse des copolymres blocs
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3. Synthse des copolymres blocs
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Polymrisations vivantes: addition dun second monomre
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Polymrisations vivantes: addition dun second monomre
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Polymrisations vivantes: addition dun second monomre
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Polymrisations vivantes: addition dun second monomre
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Polymrisations vivantes: addition dun second monomre
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Polymrisations vivantes: addition dun second monomre
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Polymrisations vivantes: addition dun second monomre
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Polymrisations vivantes: addition dun second monomre
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Polymrisations vivantes: addition dun second monomre
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Polymrisations vivantes: addition dun second monomre
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Polymrisations vivantes: addition dun second monomre
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4. Sparation de phase dans les copolymres blocs et formation de
nanomatriauxDGml = DHml TDSml > 0
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Vesicules, tubulesDeux blocs immisciblesDans un solvant slectif:
formation de micelles Structures obtenues dpendent de:
Des fractions volumiques relatives des blocsDe la longueur des
blocs
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Exemple de structure complexe dun tribloc ABC(image de
microscopie lectronique, utilisation dun agent de contraste)100
nm
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Vesicules, tubulesDeux blocs immiscibles5. Quelques recherches
menes dans le laboratoire
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Effet template
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Sans polymreSans copolymreMicroscopie lectronique
transmission
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Gold Nanoparticles May Simplify Cancer DetectionBinding 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 May11, 2005
edition of the journal Nano Letters.
Gold nanoparticles stick to cancer cells and make them shine
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b) Les copolymres supramolculairesUtilisation dun lien rversible
(dans certaines conditions) entre les blocs
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1. Rversibilit du lien supramolculairePourquoi les copolymres
supramolculaires?
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Vesicules, tubulesDeux blocs immisciblesNanomatriaux partir de
copolymres supramolculaires
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Membranes nanoporeuses partir de copolymres supramolculaires
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Membranes nanoporeuses partir de copolymres supramolculaires
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Caractrisation des films par microscopie
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RemerciementsUCL: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 (mcnat Solvay)R.W.,
Communaut franaise de belgique (ARC), Agfa-Gevaert N.V., ESF.