Faits marquants 2013

29 juillet 2013
Dans le cadre d’une collaboration entre l'IRAMIS/SIS2M et le DSV/iBiTec-S, une architecture moléculaire générique à base de cryptophane a été développée, donnant accès à des composés hydrosolubles et fonctionnalisables destinés à l’imagerie par résonance magnétique du 129Xe.

 

06 janvier 2013
Nouveaux systèmes : [U@Si20]6- et la série isoélectronique [An@Si20]n- (An=Np, Pu, Am, Cm)

En chimie, les "règles" du doublet, de l'octet et des 18 électrons permettent de concevoir des composés de grande stabilité chimique. Ces règles correspondent au principe de l'occupation complète des orbitales externes de chacun des atomes d'une molécule, soit respectivement s2, (s2, p6) et (s2, p6, d10). Chaque atome dispose ainsi, en partage avec ses voisins, d'une structure électronique externe en couches complètes, de type gaz rare : He, Ar, Ne, Xe et Kr.

De la même façon, nous avons montré que des composés avec des liaisons impliquant 32 électrons, avec l'apport des quatorze électrons supplémentaires apportés par des orbitales 5f complètes, pouvaient être très stables. En montrant par des calculs de chimie quantique, la très grande stabilité d'une nouvelle famille de composés impliquant des liaisons à 32 e- entre un atome métallique central (actinide) et une cage ligand (Si20), la simple règle initiale tend à devenir un nouveau principe.

Ce travail de recherche fondamentale est mené au Laboratoire de Chimie de Coordination des Éléments f à Saclay (IRAMIS/SIS2M/LCCEf) en collaboration avec le Prof. Pekka Pyykkö (Université d’Helsinki, Finlande) et le Dr. Carine Clavaguéra (CNRS, Ecole Polytechnique, Palaiseau).

 

23 avril 2013

Une émulsion, mélange de deux liquides non miscibles, est stabilisée à l'aide d’une molécule spécifique tensioactive (la moutarde de la vinaigrette). Un des liquides forme alors des gouttes isolées au sein de la matrice continue de l'autre liquide. Le problème se complique fortement pour former des émulsions doubles, où l'on souhaite par exemple, par une structure en "poupées russes", disperser de l’eau dans des gouttes d’huile elles-mêmes dispersées au sein d’une matrice d’eau. Il faut alors pouvoir concilier des courbures antagonistes du tensioactif aux interfaces.

La maîtrise d'émulsions multiples est pourtant un enjeu important dans les domaines de la pharmacie, des cosmétiques ou de l'agro-alimentaire. Un travail de recherche en collaboration entre deux équipes du SIS2M et de l'ESPCI, publié dan Advanced Materials, montre que de nouveaux copolymères diblocs, de structure bien définie, permettent de former en une seule étape, et de stabiliser sur de long mois, des émulsions complexes de ce type.

 

11 novembre 2013

Les vésicules, simples compartiments dont la membrane isole deux milieux aqueux, sont proposées comme nano-réacteurs chimiques ou comme vecteurs pouvant transporter et délivrer à un emplacement ciblé des molécules d’intérêt, en imitation de fonctions biologiques (l'étude de l'échange entre cellules via des vésicules est l'objet du Prix Nobel de Physiologie-Médecine 2013). Constituée d'une simple membrane, une vésicule représente aussi un modèle grossier, mais le plus simple, d’une cellule biologique.

La présente étude a porté sur des vésicules encloses par une membrane composée de copolymères auto-assemblés (polymersomes), dont les propriétés de résistance mécaniques et de perméabilité sont très élevées. Ce travail de recherche, en collaboration entre une équipe du SIS2M et une de l'Université de Bordeaux-ENSBCP, publié dans ACS Nano, montre que des polymersomes faits de copolymères diblocs peuvent former des vésicules à double parois, sous l'effet des contraintes intenses subies lors d'un choc osmotique (comme celui qu'elle peuvent recevoir lors d'une injection dans un liquide riche en espèces chimiques comme le sang).

Ces effets ont été largement explorés, car la forme des vésicules est un paramètre essentiel de la bio-distribution et de l'internalisation cellulaire (endocytose), pour lesquelles les polymersomes sont d’excellents candidats à l’heure actuelle.

 

02 juin 2013

L'utilisation de silicium à l'anode des accumulateurs Li-ion permet de fortement augmenter leur capacité. Cependant ce matériau se révèle fragile et les accumulateurs résistent mal aux cycles charge-décharge répétés. D'où l'idée d'utiliser du silicium sous forme de particules nanométriques, encapsulées dans une coquille de carbone. Le cœur de silicium offre une importante capacité spécifique (~ 10 fois celle du carbone actuellement utilisé), tandis que la coquille de carbone renforce la résistance mécanique des particules.

S'appuyant sur son savoir-faire dans la réalisation de nanoparticules par pyrolyse laser, le groupe Édifice Nanométrique (EDNA) du Laboratoire Francis Perrin (LFP) a développé un nouveau montage de pyrolyse laser à "double-étage" indépendants pour la réalisation des nanoparticules de type cœur-coquille Si@C.

Les premiers résultats obtenus, avec ces nanoparticules comme matériau actif dans une anode de pile, montrent une stabilité des cycles de charge/décharge sur plus de 500 cycles, pour une capacité de charge limitée à 1000 mAh/g. Ces résultats très encourageants, ont été obtenus dans le cadre d'une collaboration DSM/IRAMIS et le DRT/LITEN, et ont fait l’objet de deux dépôts de brevet.

 

 

 

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