stage_auto assemblage de POMs

MASTER DE CHIMIE DE PARIS CENTRE - M2S2
Proposition de stage 2014-2015
Spécialité(s) de rattachement (préciser oui/non)
Chimie analytique, physique, et théorique : non
Chimie moléculaire : oui
Chimie et physico-chimie des matériaux : oui
Ingénierie chimique : non
Laboratoires d’accueil
• Intitulé : Institut Parisien de Chimie Moléculaire, équipe E-POM Adresse : Bat. F74, 4ème étage, case
courrier 42, 4, place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05
Directeur : Aubert Corinne
Tél : 01 44 27 35 86
E-mail : [email protected]
Responsables du stage
Nom, Prénom : Izzet Guillaume
Fonction : Chargé de recherche
Tél : 01 44 27 35 22
E-mail : [email protected]
Période de stage : jan-juin 2015 (5 mois)
Systèmes auto-assemblés à base de polyoxométallates, vers l’élaboration de matériaux nanostructurés
1. Présentation et description du projet
L’élaboration de matériaux moléculaires auto-assemblés est un enjeu scientifique majeur pour répondre
à de nombreuses demandes sociétales contemporaines. Dans ce contexte, la conception de matériaux
utilisant des polyoxométallates (POMs) en tant que briques moléculaires est particulièrement attractive
en raison de leurs multiples propriétés et champs d’applications. Ce projet vise à synthétiser des
assemblages mésoscopiques finis et 2D étendus à base de POMs par auto-assemblage dirigé par
coordination. Pour cela nous allons associer des hybrides organique/inorganique covalents à base de
POMs présentant des groupements chélatants aux géométries prédéfinies à des ions métalliques
possédant des sites de coordination vacants complémentaires. Différent types d’assemblages sont ciblés
: des oligomères cycliques de coordination à partir d’hybrides ditopiques (présentant deux fonctions
chélatantes) et des réseaux 2D à partir d’hybrides tritopiques. En raison du caractère ionique des POMs,
les systèmes visés sont susceptibles de s’agréger par interactions électrostatiques intermoléculaires et de
conduire ainsi à la formation d’assemblages multi-échelles. Le contrôle des processus d’agrégation fera
l’objet d’une attention spécifique. L’approche synthétique développée dans ce projet devrait permettre
de contrôler la dimensionnalité des assemblages (0D à 2D) en fonction des paramètres géométriques de
l’hybride (nombre de ligands et angle entre les ligands), du connecteur métallique et de l’ensemble des
interactions intermoléculaires mises en jeu (électrostatique et hydrophobe notamment).
Ce projet fait l’objet d’un financement par l’ANR et sera poursuivi par un recrutement en thèse à la
rentrée 2015.
Elaboration d’architectures moléculaires auto-assemblées à base de POMs. a) Oligomères cycliques de
coordination discrets ou sous forme de nano-agrégats. b) Réseaux 2D en forme de nid d’abeilles
2. Techniques et méthodes utilisées
Le stage porte sur la synthèse d’hybride organique/inorganiques à base de POMs et leur réaction d’autoassemblage en solution. La fonctionnalisation des hybrides organique-inorganiques à base de POMs,
déjà disponibles au laboratoire, s’effectuera au moyen de réactions de couplage C-C. Ce stage permettra
à l’étudiant de développer des compétences à la fois en synthèse organique et inorganique ainsi qu’en
techniques d’analyse physico-chimique. La synthèse des films 2D se fera par la technique de LangmuirBlodgett. En plus des techniques d’analyse classiques des hybrides à base de POMs, de nombreuses
techniques de caractérisation seront mises en œuvre en fonction notamment de la nature du système
(oligmères cycliques de coordination, nano-agrégats, monocouches, films moléculaires…). Celles-ci
effectuées en collaboration avec d’autres équipes de recherche, incluront les spectroscopies RMN
multidimentionelles (dont la RMN DOSY), la spectrométrie de masse (ESI), les spectroscopies de
diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) et la microscopie électronique à haute résolution
(TEM).
3. Résultats attendus
1) Synthèse et caractérisation de différents POMs hybrides ditopique et tritopiques.
2) Auto-assemblages des POMs hybrides en présences de cations métalliques.
3) Caractérisation des assemblages formés.
4. Références
1. Functionalization and post-functionalization a step towards polyoxometalate-based materials
Proust, A.; Matt, B.; Villanneau, R.; Guillemot, G.; Gouzerh; P.; Izzet, G.; Chem. Soc. Rev., 2012,
7605–7622.
2. Cyclodextrin-Induced Auto-Healing of Hybrid Polyoxometalates
Izzet, G.; Ménand, M.; Matt B.; Renaudineau, S.; Chamoreau, L.-M.; Sollogoub, M.; Proust, A. Angew.
Chem. Int. Ed. 2012, 51, 487-490.
3. Long lived charge separation in iridium(III)-photosensitized polyoxometalates: synthesis,
photophysical and computational studies of organometallic–redox tunable oxide assemblies
Matt, B.; Xiang, X.; Kaledin, A. L.; Han, N.; Moussa, J.; Amouri, H.; Alves, S.; Hill, C. L.; Lian, T.;
Musaev, D. G.; Izzet, G.; Proust, A. Chem. Sci. 2013, 4, 1737-1745.