Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le dépôt de couches organiques ultrafines (monocouches) sur une surface avec une interface robuste est essentiel pour de nombreuses applications où la fonctionnalisation donne au matériau une propriété spécifique. A cet effet, les méthodes de chimigreffage présentent un atout majeur et, particulièrement le greffage par réduction de sels d'aryldiazonium. L'efficacité de cette méthode est bien établie, mais un frein technologique subsiste, la possibilité de contrôler finement la formation d'une monocouche dense, compacte et post-fonctionnalisable. Une stratégie «diazonium» innovante est basée sur le greffage de composés pré-organisés, des calix[4]arènes. Applicable à une grande variété de matériaux, cette stratégie permet la formation de monocouches denses, compactes. En outre, les plateformes calixarènes permettent l'introduction d'objets moléculaires variés avec un contrôle spatial très fin.
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Surface functionalization with thin or ultra-thin organic layers is of fundamental importance to design materials with tailored properties or with operating functions. The robustness of the interface is crucial for developing practical applications. In this context, the chemisorption methods display superior feature. Among them, the reductive grafting of aryldiazonium salts is an attractive method but suffers from the difficulty to control the grafting of ultrathin layers. After a description highlighting advantages and drawbacks of the diazonium grafting method, we will present an innovative and versatile ?diazonium? approach using pre-organized scaffold, calix[4]arene. This leads to the formation of highly robust and densely-packed monolayers on a large range of materials. Further, the introduction of functional objects can be performed with a fine spatial control at the molecular scale through adequate decoration of the calixarene platform.
Auteur(s)
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Corinne LAGROST : Chargée de recherche au CNRS - Docteur en chimie de l'Université Paris-Diderot - Institut des Sciences chimiques de Rennes, UMR Université de Rennes 1 et CNRS n 6226, Rennes, France
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Alice MATTIUZZI : Porteuse du projet FIRST Spin-off « MONOCAL » - Docteur en Sciences chimiques - Service de Chimie et physico-chimie organique, Laboratoire de Chimie organique, Université libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique
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Ivans JABIN : Professeur - Service de Chimie et physico-chimie organiques, Laboratoire de Chimie Organique, Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique
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Philippe HAPIOT : Directeur de recherche au CNRS - Docteur en Chimie de l'Université Paris-Diderot - Institut des Sciences chimiques de Rennes, UMR Université de Rennes 1 et CNRS n 6226, Rennes, France
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Olivia REINAUD : Professeur - Laboratoire de Chimie et biochimie pharmacologiques et toxicologiques, UMR Université Paris Descartes et CNRS n 8601, Paris, France
INTRODUCTION
Domaine : Revêtement de surfaces
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Fonctionnalisation des surfaces par réduction de sels d'aryldiazonium
Domaines d'application : Analyse, micro et nano-mécanique, micro-électronique, énergie, biotechnologies...
Principaux acteurs français :
Centres de compétence : Unités mixtes de recherche CNRS-Université (Rennes, Paris-Diderot, Angers, Bordeaux), CEA Saclay
Industriels : Cabot Corp., Alchimer, Angiogene, Sinomed
Autres acteurs dans le monde : Université d'Aarhus (Danemark), Université du Québec à Montréal (Canada), Université d'Alberta (Canada), Université de Canterbury (Nouvelle-Zélande)
Contact : [email protected], [email protected]
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
environment | health | chemisorption | ultrathin layers
DOI (Digital Object Identifier)
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Description technique de l'innovation2. Fonctionnalisation organique des surfaces
Différentes approches ont été développées pour former des films organiques minces (1 μm à 100 nm) ou ultraminces (10 nm à 1 nm) sur des surfaces. On peut distinguer les méthodes dites de physisorption qui mettent en jeu des énergies de liaison faibles entre la surface et le film organique (de l'ordre de quelques kJ · mol–1) et les méthodes de chimisorption ou plutôt de chimigreffage pour lesquelles les valeurs énergétiques sont nettement plus conséquentes, de l'ordre de la centaine de kJ · mol–1. L'établissement d'une liaison chimique forte entre la surface et la couche organique est forcément un atout car elle garantit une plus grande stabilité de l'interface formée et donc une plus grande robustesse des couches. On a donc tout intérêt à privilégier la voie chimigreffage dans l'optique d'une fonctionnalisation de surface robuste. Il existe deux grandes catégories de procédés de chimigreffage : les procédés chimiques et les procédés électrochimiques.
2.1 Procédés chimiques
La surface est simplement mise en contact avec une solution contenant des molécules possédant une fonction terminale capable de réagir spontanément et très spécifiquement avec la surface (figure 1) .
Citons, par exemple, les acides gras (fonctions acides carboxyliques ) sur des oxydes d'aluminium ou des métaux ...
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Fonctionnalisation organique des surfaces
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ULMANN (A.) - Formation and structure of self-assembled monolayers. - Chemical Reviews, vol. 96, p. 1533-1554 (1996).
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(2) - ALLARA (D.L.), NUZZO (R.G.) - Spontaneously organized molecular assemblies. 1. Formation, dynamics, and physical properties of n-alkanoic acids adsorbed from solution on an oxidized aluminium surface. - Langmuir, vol.1, p. 45-52 (1985).
-
(3) - ALLARA (D.L.), NUZZO (R.G.) - Spontaneously organized molecular assemblies. 2. Quantitative infrared spectroscopic determination of equilibrium structures of solution-adsorbed n-alkanoic acids on an oxidized aluminium surface. - Langmuir, vol. 1, p. 45-56 (1985).
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(4) - SCHLOTTER (N.E.), PORTER (M.D.), BRIGHT (T.B.), ALLARA (D.L.) - Formation and structure of a spontaneously adsorbed monolayer of arachidic on silver. - Chemical Physics Letters, vol. 132, p. 93-98 (1986).
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(5) - LOVE CHRISTOPHER (J.), ESTROFF (L.A.), KRIEBEL (J.K.), NUZZO (R.G.), WHITESIDES (G.M.) - Self-assembled monolayers of thiolates on metals as a form of nanotechnology. - Chemical Review, vol. 105, p. 1103-1169 (2005).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Materials coated with calixarenes, European Patent EP 12164038 (2012).
HAUT DE PAGE
Compagnies industrielles
Cabot Corporation http://www.cabot-corp.com
Alchimer http://www.alchimer.com/
Sinomed http://www.sinomedical.net/
Pegastech http://www.pegastech.com
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