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Article

1 - CONTEXTE

2 - EXEMPLES D’ARCHITECTURES MONOLITHIQUES TRIDIMENSIONNELLES À POROSITÉ HIÉRARCHISÉE

3 - EXEMPLES DE MORPHOSYNTHÈSES CHIMIQUES EN FLUX COAXIAUX

4 - EXEMPLES D'OBJETS NANOMÉTRIQUES À ARCHITECTURES COMPLEXES

5 - CONCLUSION

6 - RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

Article de référence | Réf : RE105 v1

Exemples de morphosynthèses chimiques en flux coaxiaux
Chimie intégrative : interdisciplinarité en sciences chimiques

Auteur(s) : Rénal BACKOV

Relu et validé le 14 mars 2018

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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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ABSTRACT

Integrative chemistry: interdisciplinarity in chemical sciences

The concept of integrative chemistry is based upon the tremendous potential of construction modes allowing for the rational combination of forms and functionalities of complex architectures of molecules. This science is interdisciplinary by nature as it associates chemical synthesis, physico-chemistry of complex fluids, physics and biology. This article starts with the presentation of certain precise examples of elaborated complex compounds, covering domains as large as optics, sensors or phase-separation processes. It then proceeds to presenting the properties obtained via this transversal approach before outlining future prospects. Integrative chemistry can be defined as a "tool-box" containing the necessary elements for the construction of complex architectures with pre-established properties.

Auteur(s)

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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re105

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3. Exemples de morphosynthèses chimiques en flux coaxiaux

Dans les paragraphes précédents ont été mentionnés quelques exemples de morphosynthèse mutiéchelle donnant lieu à des architectures complexes poreuses. Comme annoncé ultérieurement, dans une approche « bottom-up », on peut, soit partir de l’état moléculaire, soit de briques nanométriques préconstruites dans une approche à caractère « nanotectonique ». Ces deux approches peuvent être abordées avec des méthodologies mettant en jeu l’écoulement coaxial de fluides qui se substitue à des empreintes thermodynamiques métastables.

3.1 Extrusion et fibres de V2O5

Sous certaines conditions de synthèse, la texture de gel de V2O5 est associée à la présence de rubans nanométriques de V2O5 . Du fait de la forte anisotropie de forme de ces nanorubans, il est possible de les aligner au sein d’une fibre macroscopique par un procédé d’extrusion (figure 7a) , comme il a été possible de le faire pour les nanotubes de carbone .

Dans ce procédé, un gel de V2O5 est extrudé par une seringue dans un bécher en rotation contenant une solution d’alcool polyvinylique (PVA) à 1 % en masse environ. Une fibre composite peut alors être extraite du bécher (figure 7b). Après séchage, les fibres ainsi réalisées possèdent de très bonnes propriétés mécaniques avec un module d’Young longitudinal de l’ordre de 17 GPa et une faible plasticité, alors que l’anisotropie des briques élémentaires permet la réalisation de nœuds, mettant ainsi en évidence une certaine plasticité transversale (figure 7c). La mésostructure de ces fibres observée en microscopie électronique à transmission (MET) est de fait constituée de nanorubans de V2O5 alignés les uns par rapport aux autres parallèlement à l’axe principal de la fibre (figure 7c, encastrée). Cet alignement unidirectionnel aux grandes échelles de sous unités anisotropes nanométriques se met en évidence en microscopie optique entre polariseur et analyseur croisés. La biréfringence observée est maximale...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DUJARDIN (E.), MANN (S.) -   Bio-inspired materials chemistry  -  Adv. Mater. 2002, 14, p. 775.

  • (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.

  • (3) - LEHN (J.-M.) -   Supramolecular chemistry : Concepts and perspectives  -  Wiley VCH, 1995.

  • (4) - LIVAGE (J.) -   Vers une chimie écologique : Quand l'air et le feu remplacent le pétrole  -  Journal Le Monde, 26 octobre 1977.

  • (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.

  • (6) - RIBOT (F.), SANCHEZ (C.) -   Design of hybrid organic-inorganic materials synthesized via sol-gel chemistry  -  New...

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