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RÉSUMÉ
Le concept de chimie intégrative est basé sur le formidable potentiel de modes de construction permettant de combiner de manière rationnelle formes et fonctionnalités d’architectures complexes de molécules. Cette science se veut interdisciplinaire par nature, puisqu’elle associe synthèse chimique, physico-chimie des fluides complexes, physique et biologique. Cet article débute par la présentation de quelques exemples précis de composés complexes élaborés, couvrant des domaines aussi variés que l’optique, les senseurs ou les procédés de séparations de phases. Sont présentées ensuite les propriétés obtenues grâce à cette approche transverse avant d’évoquer les perspectives d’avenir. La chimie intégrative peut être définie comme une « boîte à outils » contenant les instruments nécessaires à la réalisation d'édifices complexes aux propriétés préétablies.
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INTRODUCTION
Le concept de chimie intégrative, où la fonction finale du composé induit les modes de compétences nécessaires pour l’atteindre, ouvre la voie d’une démarche rationnelle de design d’architectures fonctionnelles innovantes, fonctions allant de la catalyse, à l’optique en passant par les senseurs ou les procédés de séparations de phases, etc.
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1. Contexte
Rénal BACKOV est enseignant chercheur à l’université Bordeaux I. Il effectue ses travaux de recherche au Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP UPR CNRS 8641) où il est responsable de l’équipe Chimie Intégrative et Matériaux Multi-Echelles (CIMMEs).
Historiquement, les sciences chimiques se sont intéressées en premier lieu à la composition de la matière plutôt qu’à sa forme. Ce n’est qu’au XIXe siècle qu’émergeait la notion d’isomérie où la formule développée des molécules remplaçait rapidement la simple formule brute. Aujourd’hui, la notion de forme revêt une importance considérable en science chimique.
On retrouve par exemple cet aspect avec le carbone, où fullerènes et nanotubes (mono et multifeuillets) présentent des propriétés divergeant de celles de ses formes allotropiques de base comme le graphite ou le diamant. Un autre exemple est celui de la notion de « clef/serrure » observée en chimie moléculaire.
Jouant sur la nature des composés, sur leurs formes, leurs textures et structures intimes, les chimistes visent à concevoir des entités de plus en plus complexes, multiéchelles, multifonctionnelles, et parfois même capables de développer un certain degré d’autonomie, à l’instar des organismes du monde du vivant .
La genèse de telles architectures complexes peut être illustrée avec une certaine simplicité par la méthodologie globale décrite par la figure 1.
1 Å = 10−10 m
Cette figure 1 met en évidence l’existence d’une microstructure basée sur la connectivité de motifs moléculaires de base, première étape constitutive d’une architecture complexe. Les motifs moléculaires peuvent être de nature diverse :
-
monomères organiques capables de se polymériser ;
-
ORMOSIL : Organically Modified Silanes
alkoxydes ou ORMOSILs (respectivement précurseurs métallo-organiques de sols inorganiques ou hybrides organiques-inorganiques capables de s’hydrolyser et de se condenser) ;
-
molécules...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DUJARDIN (E.), MANN (S.) - Bio-inspired materials chemistry - Adv. Mater. 2002, 14, p. 775.
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(2) - SANCHEZ (C.), ARRIBART (H.), GIRAUD-GUILLE (M.M.) - Biomimetism and bioinspiration as tools for the design of innovative materials and systems - Nature Materials, 2005, 4, p. 277.
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(3) - LEHN (J.-M.) - Supramolecular chemistry : Concepts and perspectives - Wiley VCH, 1995.
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(4) - LIVAGE (J.) - Vers une chimie écologique : Quand l'air et le feu remplacent le pétrole - Journal Le Monde, 26 octobre 1977.
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(5) - CORRIU (R.) - Chimie douce : wide perspectives for molecular chemistry. A challenge for chemists : control of the organisation of matter - New J. Chem., 2001, 25, p. 2.
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(6) - RIBOT (F.), SANCHEZ (C.) - Design of hybrid organic-inorganic materials synthesized via sol-gel chemistry - New...
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