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RÉSUMÉ
Les sciences chimiques, en perpétuelle évolution, sont associées à des synthèses de plus en plus complexes et transdisciplinaires. Dans ce contexte, cet article montre comment la chimie intégrative parvient à compartimentaliser les réacteurs chimiques au travers de réactions déclenchées aux interfaces huile/eau d'émulsions diluées (réacteurs chimiques dispersés) et concentrées (réacteurs chimiques en contact). En illustration, quelques exemples non exhaustifs de morphosynthèses de matériaux fonctionnels avancés sont donnés, dans les domaines de la biocatalyse hétérogène, de la conversion d'énergie et du relargage thermostimulé de substances d'intérêt encapsulées.
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Rénal BACKOV : Professeur des Universités - Enseignant chercheur de l'Université de Bordeaux - Centre de recherche Paul Pascal, UPR-CNRS 8641
INTRODUCTION
Domaine : Science chimique
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Chimie intégrative. Fluides complexes. Chimie sol-gel. Biotechnologies enzymatiques. Émulsions
Domaines d'application : Biopiles. Catalyse. Cosmétique. Pharmacologie. Énergie
Principaux acteurs français : CRPP-Bordeaux. Collège de France-Paris, LEITI-Grenoble
Autres acteurs dans le monde : Université de Waterloo (institut de nanotechnologie) Ontario Canada, National Science Fondation USA.
Contact : [email protected]
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2. Principe et postulats
Prenons l'exemple de réactions chimiques (polymérisation ou polycondensation) combinées à un des aspects physico-chimiques les plus documentés des fluides complexes, les émulsions. Tout d'abord, nous allons définir brièvement ce qu'est une émulsion, de très bons ouvrages traitant des émulsions de manière spécifique et approfondie sont disponibles par ailleurs .
Une émulsion est une dispersion de deux fluides immiscibles, typiquement de l'huile et de l'eau.
Lorsque le système a été émulsionné de l'énergie mécanique a été utilisée pour créer des interfaces huile/eau associées. Typiquement, on estime que l'énergie interfaciale d'une émulsion de 1 000 cm3 (développant une surface huile/eau de 160 m2) est de l'ordre de 4 J, soit l'énergie nécessaire pour faire fonctionner une ampoule de 40 W pendant un dixième de seconde. Le système émulsionné est dit thermodynamiquement « instable ». Avec le temps des processus physico-chimiques tels que le mûrissement d'Ostwald, la coalescence ou bien encore le drainage vont induire une séparation macroscopique entre l'huile et l'eau. Pour retarder cette séparation de phase, des molécules tensio-actives (le terme surfactant est maintenant autorisé) vont venir à l'interface huile/eau (ancrage réversible) et réduire l'énergie interfaciale. On note qu'au-delà d'une concentration micellaire critique (CMC), ces molécules tensio-actives sont susceptibles de s'auto-organiser, via des liaisons faibles, pour former des assemblages supramoléculaires que sont les micelles (figure 1). Si la concentration des micelles augmente encore, elles structurent le système en mésophase ou cristal liquide lyotrope....
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - QUIRET (M.) - La révolution permanente de la chimie. - Journal Les Échos, 30 nov. 2007.
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(2) - BACKOV (R.) - Combining soft matter and soft chemistry : integrative chemistry towards designing novel and complex multiscale architectures. - Soft Matter, 2, p. 452-464 (2006).
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(3) - PROUZET (E.), RAVAINE (S.), SANCHEZ (C.), BACKOV (R.) - Bio-inspired synthetic pathways and beyond : Integrative chemistry. - New J. Chem., 32, p. 1284-1299 (2008).
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(4) - BACKOV (R.) - Chimie intégrative : une évolution naturelle des concepts de chimie douce et de chimie supramoléculaire. - L'actualité chimique, 329, p. III-X (2009).
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(5) - LIVAGE (J.) - Chimie douce : from shake-and-bake processing to wet chemistry. - New J. Chem., 25, p. 1 (2001).
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(6) - CORRIU (R.) - Chimie douce :...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Procédé de préparation de monolithes silico-aluminiques macroporeux, monolithes silico-aluminiques macroporeux obtenus selon ce procédé, et leur utilisation à titre de catalyseur acide. BOISSIÈRE (C.C.), DEBECKER (D.), SANCHEZ (C.), BACKOV (R.), Brevet français 2012, no de dépôt FR 12-57233.
Monolithes macrocellulaires de dioxyde de titane, procédé de préparation, utilisation à titre de photocatalyseur et procédé de décontamination, LACOMBE (S.), MOUAWIYA (R.), PIGOT (T.) et BACKOV (R.), Brevet français 2011, no de dépôt FR 11-54375.
Catalyseurs supportés enzymatiques hybrides macrocelluaires et applications. BRUN (N.), BABEAU-GARCIA (A.), SANCHEZ (C.) et BACKOV (R.), Brevet français 2009, no de dépôt FR 09-54634. Extension Internationale 2010 : PCT/FR10/051413.
Catalyseur enzymatique hétérogène, procédé de préparation et utilisation pour la catalyse enzymatique en flux continu, BRUN (N.), DELEUZE (H.), SANCHEZ (C.) et BACKOV (R.), Brevet français 2010, no de dépôt FR 10-56099. Extension internationale 2011 : PCT/FR11/051785.
Procédé de stockage de l'hydrogène dans un matériau monolithique poreux, matériau composite obtenu et applications. BRUN (N.), JANOT (R.), SANCHEZ (C.) et BACKOV (R.), Brevet français 2009, no de dépôt FR 09-55224. Extension internationale 2009 : PCT/FR09/052084.
Modifications enzymatiques d'un carbone monolithique alvéolaire et applications, MANO (N.), FLEXER (V.), BRUN (N.) et BACKOV (R.), Brevet français 2010, no de dépôt FR 10-50361. Extension International 2011 :...
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