Dissertations / Theses: 'Hydrogels moléculaires'

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Macron, Jennifer. "Hydrogels en milieux immergés : de l'adhésion macroscopique aux mécanismes moléculaires." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066400/document.

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Abstract:

L'adhésion d'hydrogels sur surfaces minces de polymères a été étudiée de manière systématique au moyen d'un test de contact plan-plan réalisé en milieu immergé. A l'échelle moléculaire, l'adhésion macroscopique se traduit à l'interface [gel/surface mince] par la formation d'interactions spécifiques réversibles (liaisons hydrogène, interactions électrostatiques). Nous nous sommes interrogés sur les paramètres clés qui pilotent la formation de ces interactions en solution aqueuse. Nous avons ainsi établi l'importance de la composition de l'hydrogel (concentration initiale en polymère et taux de réticulation), du type d'interactions physiques mises en jeu à l'interface et de la distance d'interpénétration des chaînes de polymères sur la probabilité de créer des interactions au niveau de l'interphase volumique. Par ailleurs, les résultats des suivis cinétiques d'adhésion in situ au cours du gonflement des gels ont permis de quantifier la perte d'adhésion entre leur état de préparation et leur équilibre de gonflement, survenant même dans le cas de dilutions relativement faibles. En cause, la cinétique de formation d'interactions multiples à l'interface [gel/surface mince] plus lente à l'équilibre de gonflement qu'à l'état de préparation. Toutefois en combinant des énergies de liaisons physiques élevées (interactions électrostatiques) à une distance d'interpénétration plus grande et à des effets de dissipation élastique importants (gel mince de polymère comme surface mince), nous avons montré qu'il est possible d'améliorer considérablement l'adhésion du système immergé tout en maintenant l'énergie d'adhésion constante, même à l'équilibre de gonflement
Adhesion of hydrogels on thin polymer surfaces has been studied systematically via an underwater flat-flat contact test. Macroscopic adhesion at the [gel/thin surface] interface is due to reversible and specific interactions (hydrogen bonds, electrostatic interactions) created at molecular scale. We wondered about the key parameters that control the formation of these interactions in aqueous solution. Thus, we have established the importance of the composition of the hydrogel (initial concentration of polymer and cross-linking ratio), of the nature of the physical interactions involved in the system and of the interpenetrating distance of polymer chains. Furthermore, the results of the kinetics studies of the evolution of adhesion properties during the swelling of the networks were helpful to quantify the loss of adhesion between state preparation and swelling equilibrium of hydrogels, occurring even in the case of relatively low dilution factors. The kinetics slowdown of the formation of multiple interactions at the [gel/thin surface] interface is involved in the decrease of the energy of adhesion measured at swelling equilibrium compared to state preparation.However by mixing physical bonds with higher energy (electrostatic interactions) at greater interpenetrating distance of chains and elastic dissipation effects (thin polymer gel as thin surface), we have significantly improved the underwater adhesion of the system, while retaining the energy of adhesion constant, even at swelling equilibrium

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Belal, Khaled. "Hydrogels stimulables à base de complexes de cyclobis paraquat paraphénylène." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10108/document.

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Abstract:

Les matériaux polymères multi stimulables sont d’ores et déjà utilisés dans différents domaines d’applications, tels que le relargage de principes actifs sur commande, l’ingénierie tissulaire, les matériaux auto réparants ou les senseurs. Depuis une vingtaine d’années, la chimie supramoléculaire s’est révélée être un outil de choix pour créer ce type de matériaux dits « intelligents ». Elle permet en effet de moduler voir de programmer les propriétés des matériaux en contrôlant le caractère dynamique des interactions supramoléculaires via l’application de stimuli adaptés. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse financée par l’ANR (projet STRAPA) avaient pour principal objectif d’exploiter des complexes à base de cyclobis paraquat paraphénylène (CBPQT4+) et d’entités riches en électrons (tétrathiafulvalène, naphtalène) pour concevoir des hydrogels supramoléculaires multi-stimulables. Deux types d’hydrogels ont été développés : des hydrogels physiques (réticulés de manière supramoléculaire) capables de présenter une transition sol-gel sous stimuli (température, ajout de molécules compétitrices) et des hydrogels chimiques (réticulés de manière permanente) dotés de motifs de reconnaissance moléculaire riches en électrons dont les propriétés de gonflement peuvent être finement contrôlées. En particulier, nous avons montré que celles-ci pouvaient être manipulées très facilement via le nombre d’unités riches en électrons présents au sein des hydrogels, en contrôlant le pourcentage de complexes formés, ainsi qu’en appliquant divers stimuli (température, red/ox, macromolécules compétitrices, tensioactifs)
Multistimuli-responsive polymer materials play an important role in various fields of applications, (drug delivery system, tissue engineering, and self-healing materials. In the last past decades, supramolecular chemistry has emerged as a powerful tool to build such smart materials. Indeed, thanks to the inherent and/or induced dynamic behavior of supramolecular interactions, materials properties can be potentially tuned or even programmed. The main objective of this thesis, that have been carried out in the framework of the STRAPA ANR project, was to exploit host-guest interactions formed from the cyclobis paraquat paraphenylene (CBPQT4+) host molecule and electron-rich entities (tetrathiafulvalene, naphthalene) to conceive multi-stimuli responsive hydrogels. Two kind of smart hydrogels have been developed : physical hydrogels in which the sol-gel transition can be controlled upon heating or by adding competitive molecules, and chemical hydrogels with programmable swelling properties. In the last case, we have notably shown that the actuating behavior of hydrogels could be finely triggered by applying various environmental stimuli (T, red/ox, competitive macromolecules and surfactants)

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Vialar, Pierre. "Propriétés mécaniques et nanotribologiques de monocouches auto-assemblées de microgels de poly(NIPAM) cationique en milieux aqueux." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0225/document.

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Abstract:

Le but de cette thèse est de faire évoluer les connaissances et la compréhension des systèmes lubrifiants en milieux aqueux, synthétiques comme biologiques. Pour cela, nous élaborons des systèmes de monocouches auto-assemblées de microgels thermosensibles de pNIPAM cationiques afin d’en étudier les propriétés mécaniques et nanotribologiques. Nous mettons au point plusieurs synthèses de microgels afin d’étudier l’effet de l’élasticité sur le comportement tribologique. Nous regardons également l’effet de la nature du greffage des microgels en sur-face, en élaborant une méthode de couplage chimique novatrice, pour comparer les propriétés de monocouches physi- et chimisorbées. Nous étudions les propriétés mécaniques en mi-lieux aqueux des couches des différents microgels en fonction de la température, de la nature du greffage et du sel en présence, à l’aide d’une Microbalance à Cristal de Quartz avec mesure de Dissipation (QCM-D). Le coeur de notre étude est réalisé à l’aide d’un Appareil de Forces de Surface (SFA) modifié pour permettre des mesures tribologiques, dont les résultats seront traités en deux parties. La première consiste à caractériser les forces normales de surface lors-que l’on comprime deux surfaces décorées de microgels. La seconde est constituée de l’ana-lyse de ces surfaces sous compression et cisaillement. Nous explorons les propriétés lubrifiantes du système et observons l’apparition une force de normale dépendant de la vitesse de cisaillement, et dont nous cherchons l’origine. Nous avons ainsi découvert un mécanisme propre au substrat souple, décoré de particules discrètes avec un contact répulsif sans friction à longue portée
The aim of this project is to advance the knowledge and understanding of lubricating systems, whether synthetic or biological, in aqueous media. For this purpose, we develop self-assem-bled monolayer 2D-arrays of cationic pNIPAM thermosensitive microgels in order to study their mechanical and nanotribological properties. We establish several synthetic routes to modulate the microgel rigidity and study its effect on the tribological behaviour. We also look at the effect of the grafting nature of microgels on the substrate, by developing an innovative chemical coupling method, to compare the properties of physisorbed and chemisorbed mon-olayers. We probe the mechanical properties of the microgel layers in aqueous environment while varying the temperature, the nature of the grafting and the salts added to the system, primarily by using a Quartz Crystal Microbalance with Dissipation monitoring (QCM-D). The core of our study is performed using a modified Surface Forces Apparatus (SFA) which allows for tribological measurements, the results of which will be treated in two parts. First, we char-acterise the normal surface forces when compressing two surfaces decorated with the micro-gel layers. Second, we study the behaviour of these surfaces under compression and shear. We explore their lubricant properties and observe the appearance of a shear-induced velocity-dependent lift force, whose origin we seek to determine. We thus discovered a mechanism specific to a compliant substrate, decorated with discrete particles presenting a repulsive con-tact without friction at long range

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Rodriguez, Vilches Seila. "Nanostructuration of innovative molecular imprinted polymers for their use in protein detection." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1387/.

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Abstract:

Le but de ce travail de thèse était de concevoir et de développer un nouveau type de matériau nanostructuré qui pourrait être utilisé dans une biopuce capable de détecter sélectivement des protéines telles que des biomarqueurs cancéreux. La méthode choisie pour atteindre cet objectif a été la technique des polymères à empreinte moléculaire (MIP). Le MIP a dû être structuré en lignes nanométriques pour être couplé par la suite avec un système de détection sans marquage utilisant la diffraction de la lumière. L'ensemble pourrait être ensuite mis en forme sur des biopuces. Pendant la première partie de ce projet, les différentes formulations d'hydrogel ont été évaluées, ce qui nécessite de répondre à plusieurs spécifications: processus de polymérisation à 25-37° C, dans une solution tampon phosphate et temps de polymérisation de moins de 15 minutes. En outre, l'hydrogel devait porter des groupes fonctionnels pouvant interagir avec une protéine, être transparent et biocompatible. Enfin, ces matériaux devaient présenter d'une part des tailles de pores compatibles avec celle de la protéine afin d'assurer une reconnaissance en surface et d'autre part des propriétés mécaniques qui soient compatibles avec les procédés technologiques usuels. Trois formulations ont été sélectionnées pour la synthèse d'hydrogel, ayant des groupes fonctionnels présentant soit une charge positive ou négative, ou sans charge du tout. Ces matériaux ont été caractérisés par des techniques telles que piézorhéométrie, calorimétrie différentielle à balayage (DSC), microscopie électronique à balayage (MEB, MET et cryoSEM), microscopie à force atomique (AFM) et profilométrie. En suivant la formation de l'hydrogel sous irradiation UV par piézorhéométrie, nous avons montré que la réticulation maximale était atteinte en moins de 5 minutes en utilisant une lampe avec une puissance de 150 mW/cm2. En outre, nous avons également confirmé que ces formulations sont compatibles avec la lithographie par nanoimpression UV et que des réseaux périodiques de taille sub-micrométriques pouvaient être obtenus. Les MIP à protéine réalisés à partir des conditions optimisées ont été évalués par fluorescence après les expériences de ré-incubation, indiquant une reconnaissance de la streptavidine avec un facteur d'impression de F. I = 1,7
The aim of this PhD work was to design and develop a new type of nanostructured material that could be further used in a biochip capable of selectively detecting proteins such cancer biomarkers. The chosen method to achieve this goal was the molecularly imprinted polymer (MIP) technique. The MIP had to be structured in nanometric lines to be coupled subsequently with the diffracting label-free detection. During the first part of this project, different hydrogel formulations were assessed, which needed to respond to several specifications: polymerization process at 25-37°C in phosphate buffer solution and a polymerization time of less than 15 minutes. In addition, the hydrogel required functional groups that can interact with the protein, it needed to be transparent and biocompatible. Finally, these materials had to have pore sizes compatible with that of the protein for successful surface recognition and exhibit mechanical properties which are compatible with routine technological processes. Three formulations for hydrogel synthesis were selected, including functional groups presenting either a positive or negative charge, or no charge at all. These materials were characterized by techniques such as piezorheometry, differential scanning calorimetry (DSC), electron microscopy (SEM, TEM and cryoSEM), atomic force microscopy (AFM) and profilometry. By following the formation of the hydrogel under UV irradiation by piezorheometry, we showed that maximal crosslinking was achieved in less than 5 minutes when using a lamp with a power of 150 mW/cm2. In addition we also confirmed that these formulations were compatible with UV-nanoimprint lithography and that sub-micron periodic gratings could be obtained. The protein MIPs after batch rebinding experiments were evaluated by fluorescence, showing recognition for streptavidin with an imprinting factor of I. F= 1. 7

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Delcey, Nicolas. "Tectonique moléculaire : réseaux moléculaires à propriétés optiques assemblées par des liaisons hydrogène chargées." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00832512.

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Abstract:

La conception et la préparation de réseaux moléculaires organiques et hybrides à l'état cristallin ont été envisagées par un processus itératif d'auto-assemblage entre des briques de construction moléculaires préprogrammées et complémentaires appelées tectons. Cette approche est basée sur la reconnaissance moléculaire de modules dicationiques, donneurs de liaisons hydrogène, et d'unités anioniques, accepteurs de liaisons hydrogène. Ainsi, la combinaison des tectons moléculaires de la famille des bis-benzimidazoliums, intrinsèquement luminescents, avec des anions polycyanométallates conduit à la formation de réseaux moléculaires hybrides luminescents à l'état cristallin. Il a été procédé à l'étude des propriétés photophysiques de ces réseaux à l'état solide. De même, l'association de bis-amidiniums,briques dicationiques, à des anions de type azodibenzoates mène à des assemblages cristallins possédant la propriété de photo-commutation, c'est-à-dire conduisant à une isomérisation sous stimulus lumineux.

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Boisselier, Julie. "Mise en œuvre d’un système de confinement et de délivrance moléculaire pour la production in situ de glucose au sein d’un hydrogel conçu pour l'ingénierie tissulaire." Thesis, Cergy-Pontoise, 2016. http://www.theses.fr/2016CERG0830/document.

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Abstract:

En ingénierie tissulaire, la survie in vivo de cellules souches implantées au sein d’un biomatériau est limitée par les conditions d’un environnement ischémique qui se caractérise par un déficit en oxygène et en nutriments. Récemment, dans le cadre d’un projet de recherche dédié au développement d’un hydrogel composite à base de fibrine, biomatériau conçu pour améliorer la survie de cellules souches post-implantation, il a été mis en évidence la nécessité de contrôler dans le temps et l’espace la disponibilité du glucose au sein de ce matériau. Cet apport in situ de glucose est réalisé par dégradation contrôlée de l’amidon, un polymère de glucose. Cette production est assurée par action enzymatique d’un catalyseur spécifique de l’hydrolyse de l’amidon, l’amyloglucosidase (AMG).Toutefois, il convient de maitriser différents paramètres tels que la fuite de l’AMG en dehors de l’hydrogel ou encore sa perte d’activité au cours du temps. Dans ce contexte, l’encapsulation de l’AMG dans des nanoparticules d’un polymère biodégradable et biocompatible, ici l’acide poly(lactique-co-glycolique) (PLGA), devrait permettre le contrôle des paramètres susmentionnés.Des nanoparticules de type core-shell contenant l’AMG (NPe) ont été synthétisés par l’adaptation d’un protocole de double émulsion (water-oil-water). Différentes méthodes ont été développées pour déterminer les propriétés physico-chimiques et biochimiques des nanoparticules produites. Le protocole de synthèse a été optimisé afin de produire des nanoparticules reproductibles et stériles utilisables dans des hydrogels implantables in vivo.Le cahier des charges de l’hydrogel enrichi en amidon et en NPe impose un apport continu du glucose pendant 1 mois. La stabilité des nanoparticules a été étudiée en solution et dans les hydrogels. La production de glucose grâce à ces NPe a été investiguée en solution et en hydrogel mettant en avant l’intérêt de ces nanoparticules au sein du dispositif
In tissue engineering, the in vivo survival of stem cells located within a biomaterial is limited by an ischemic environment characterized by a low supply of oxygen and nutrients. Recent studies on fibrin based hydrogels (designed to improve stem cells survival after implantation) have highlighted the need to control the spatiotemporal availability of glucose within a biomaterial scaffold. Glucose release occurs through the degradation of starch, a glucose polymer, at a rate controlled by the action of the enzyme amyloglucosidase (AMG), a specific catalyst for the hydrolysis of starch.In order to eventually be of clinical impact, critical parameters must be tuned, such as the AMG leakage outside the hydrogel and its loss of activity over time. In this context, AMG encapsulation within nanoparticles of a biodegradable and biocompatible polymer, here poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA), is a promising means toward controlling the above parameters.The AMG-containing core-shell type nanoparticles (NPe) were synthesized by an adaptation of the double emulsion technique (water-oil-water). Different methods have been developed to determine the physicochemical and biochemical properties of the resulting nanoparticles. The synthesis was optimized to produce sterile and reproducible nanoparticles appropriate for in vivo implantable hydrogels.Nanoparticle stability and glucose release were investigated in solution and in hydrogels. A key specification of the hydrogel system, enriched in starch and NPe, is the continuous supply of glucose over 1 month. Glucose production was observed to meet this specification, highlighting the potential advantages of this approach

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Valdivia, Valeska. "Impact of radiative transfer and chemistry on the formation of molecular clouds." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066709/document.

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Abstract:

Le milieu interstellaire (MIS) est un système extrêmement complexe. Il correspond à une échelle intermédiaire entre les étoiles et les galaxies. Le gaz interstellaire est présent dans toute la galaxie, remplissant l’espace entre les étoiles. Une grande diversité de processus couplés, comme la gravité, le champs magnétiques, la turbulence et la chimie, participe à son évolution, faisant de la modélisation du MIS un problème ardu. Une description correcte du MIS nécessite un bon traitement des équations de la magnetohydrodynamique (MHD), de la gravité, du bilan thermique et de l’évolution chimique à l’intérieur du nuage moléculaire.L’objectif de ce travail de thèse est une meilleure compréhension de la formation et de l’évolution des nuages moléculaires, et plus particulièrement de la transition du gaz atomique en gaz moléculaire. Nous avons réalisé des simulations numériques de la formation des nuages moléculaires et de la formation de l’hydrogène moléculaire sous l’influence de la gravité et de la turbulence MHD, en utilisant des estimations précises de l’écrantage par les poussières et de l’auto-écrantage par la molécule H2. Ceci a été calculé grâce à une méthode en arbre, à même de fournir une rapide estimation des densités de colonne.Nous avons trouvé que l’hydrogène moléculaire se forme plus rapidement que prévu par les estimations classiques du fait de l’augmentation de densité locale provoquée par les fluctuations turbulentes du gaz. L’hydrogène moléculaire, formé à des densités plus élevées, peut alors migrer vers les régions plus chaudes et moins denses.Les densités de colonne totale d’hydrogène moléculaire montrent que la transition HI-H2 se produit à des densités de colonne de quelques 10^20 cm−2. Nous avons calculé les populations des niveaux rotationnels de H2 à l’équilibre thermique et intégré le long de plusieurs lignes de visée. Ces résultats reproduisent bien les valeurs observées par Copernicus et FUSE, suggérant que la transition observée et les populations excitées pourraient être une conséquence de la structure multi-phasique des nuages moléculaires. Comme la formation de H2 précède la formation des autres molécules, le H2 chaud pourrait permettre le développement d’espèces endothermiques et éventuellement expliquer certains aspects de la richesse moléculaire observée dans l’ISM
The interstellar medium (ISM) is a highly complex system. It corresponds to an intermediate scale between stars and galaxies. The interstellar gas is present throughout the galaxy, filling the volume between stars. A wide variety of coupled processes, such as gravity, magnetic fields, turbulence and chemistry, participate in its evolution, making the modeling of the ISM a challenging problem. A correct description of the ISM requires a good treatment of the magnetohydrodynamics (MHD) equations, gravity, thermal balance, and chemical evolution within the molecular clouds.This thesis work aims at a better understanding of the formation and evolution of molecular clouds, specially how they become "molecular", paying particular attention to the transition HI-to-H2. We have performed ideal MHD simulations of the formation of molecular clouds and the formation of molecular hydrogen under the influence of gravity and turbulence, using accurate estimates for the shielding effects from dust and the self-shielding for H2, calculated with a Tree-based method, able to provide fast estimates of column densities.We find that H2 is formed faster than predicted by the usual estimates due to local density enhancements created by the gas turbulent motions. Molecular hydrogen, formed at higher densities, could then migrate toward low density warmer regions.Total H2 column densities show that the HI-to-H2 transition occurs at total column densities of a few 10^20 cm−2. We have calculated the populations of rotational levels of H2 at thermal equilibrium, and integrated along several lines of sight. These two results reproduce quite well the values observed by Copernicus and FUSE, suggesting that the observed transition and the excited populations could arise as a consequence of the multi-phase structure of molecular clouds. As H2 formation is prior to further molecule formation, warm H2 could possibly allow the development of a warm chemistry, and eventually explain some aspects of the molecular richness observed in the ISM

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Abdelmoneim, Ibrahim Mohamed Ibrahim. "Synthesis, structural and supramolecular studies of linear and cyclic 2 1-[α/aza]-oligomers." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0159.

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Abstract:

La première partie de cette thèse concerne la synthèse et les études structurales de 2:1-[α/aza]-oligomères linéaires et cycliques possédant des acides aminés hydrophobes et/ou basiques. Les études RMN et IRTF ont démontré que les oligomères adopteraient des conformations de type coude β en solution. Les calculs de dynamiques moléculaires des oligomères à base de résidus lysine ont révèlé l’importance du motif aza dans le repliement de ces oligomères indépendamment de l’impact de la chaîne latérale. Les études par DRX, IRTF et RMN ont révélé que les deux hexamère cycliques (L- ou D-Phe-azaPhe-Ala)2 homo- et hétérochiraux adoptent des conformations de type coude ß en solution et à l’état solide. Ils s’organisent en structures 3D très ordonnées, stabilisées par des ponts hydrogènes et des empilements π. La deuxième partie démontre l'auto-assemblage de quelques 2:1-[α/aza]-oligomères dans certains solvants pour former des gels supramoléculaires. Le cyclooligomère hétérochiral (D-Phe-azaPhe-Ala)2 peut former des organogels. La spectroscopie et rhéologie des organogels ont révélé de bonnes stabilités thermique et mécanique avec un comportement de type solide. La MEB/MET de l'aérogel a montré une structure fibreuse 3D. De plus, deux hydrogels Fmoc-D- ou L-Phe-azaPhe-Ala-OH ont été obtenus aux pH 7.0 et 10.0. Les spectres UV et de fluorescence ont révélé une stabilisation des hydrogels par interaction π entre les groupes aromatiques. Leur analyse par CD montre que les trimères s'auto-assemblent sous forme de feuillet β en accord avec les résultats ATR/IRTF. Ainsi, leurs études rhéologiques ont révélé un comportement de type solide. La MEB des xérogels a montré une structure fibreuse. La troisième partie propose deux applications; (i) les oligomères à base de résidus lysine ont révélé de bonnes performances pour la séparation CO2/N2 dans des membranes polymères Pebax®, et (ii) le cyclohexamère hétérochiral (D-Phe-azaPhe-Ala)2 convient pour la gélification sélective avec un bon pourcentage de récupération
The first part of this thesis reported the synthesis and structural studies of linear and cyclic 2:1-[α/aza]-oligomers possessing hydrophobic and/or basic amino acids (lysine). NMR and FTIR results demonstrated that the oligomers could adopt β-turn conformations in solution. Molecular dynamic calculations for oligomers based lysine residues reflected the important role of the aza-motif(s) in structuring the backbones regardless the chirality and nature of the amino acids. In the other hand, X-ray, FTIR, and NMR studies showed that homo- and heterochiral cyclo-(L- or D-Phe-azaPhe-Ala)2-hexamers adopt β-turn conformations in solution and solid states. Both molecules could organize into 3D highly ordered structures stabilized by hydrogen bonds and π-stacking. The second part reflected the propensity of some 2:1-[α/aza]-oligomers to self-assemble in some solvents to form supramolecular gels. Interestingly, the heterochiral cyclo-(D-Phe-azaPhe-Ala)2-hexamer could form organogels. The spectroscopic and rheological studies of the organogels revealed good thermal and mechanical stability with solid-like behavior. SEM and TEM images of the aerogel showed fibrous structure. Furthermore, two hydrogelators, Fmoc-D- or L-Phe-azaPhe-Ala-OH, have been developed and they could achieve hydrogels at pHs 7.0 and 10.0. UV and Flu studies demonstrated that the hydrogels are supported by π-stacking between the aromatic groups. CD analysis reflected that the two hydrogelators self-assemble into β-sheet like structure in consistent with ATR-FTIR results. Both hydrogels exhibited solid-like behavior through rheological studies and the SEM analysis of the xerogels revealed fibrous structure. The third part offered two applications; (i) oligomers based lysine residues reflected good performances in CO2/N2 separation when used as additives in polymeric Pebax® membrane, and (ii) the heterochiral cyclo-(D-Phe-azaPhe-Ala)2-hexamer is suitable for phase selective gelation with good recovery percentages

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Kaeffer, Nicolas. "Construction de cathodes et photocathodes moléculaires pour la production d'hydrogène." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAV024/document.

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Abstract:

Générer des carburants solaires, comme l’hydrogène via la photoélectrolyse de l’eau, est une stratégie à explorer pour notre futur énergétique. Pour éviter l’emploi du platine en tant que catalyseur de production d’hydrogène, des métaux abondants peuvent être utilisés. Au laboratoire, le complexe diimine-dioxime de cobalt, catalyseur moléculaire de réduction des protons, a pu être immobilisé pour créer une cathode produisant de manière stable de l’hydrogène en milieu aqueux. Dans ces travaux, nous avons étudié l’introduction du catalyseur dans des dispositifs photoélectrocatalytiques. Différentes conditions opératoires dans l’eau, solvant de choix, ont été examinées. Le complexe se dégrade s’il est en solution mais son activité est maintenue, même en présence d’oxygène, s’il est supporté sur électrode. Cette électrode a ainsi pu être intégrée en cellule tandem. De nouveaux dérivés du complexe ont aussi été développés pour l’attachement sur oxydes transparents conducteurs. Un dérivé a été co-immobilisé avec des photosensibilisateurs sur une surface de NiO, oxyde de type p. Les photocathodes co-greffées obtenues ont été caractérisées par un ensemble de techniques analytiques et ont démontré la production d’hydrogène en conditions photoélectrocatalytiques. Des entités colorant-catalyseur pouvant s’ancrer sur surface ont également été synthétisées et ouvrent de nouvelles voies pour élaborer des photocathodes moléculaires
Solar fuels generated from the light-induced splitting of water into H2 and O2 is an appealing strategy for securing future energy. The use of platinum for catalyzing hydrogen evolution may be bypassed with earth-abundant catalysts. In a previous study, our lab realized the immobilization of a proton reduction catalyst, the cobalt diimine-dioxime molecular complex, within a cathode material steadily evolving H2 from fully aqueous media. In this work, we report on the implementation of this catalyst into light-driven devices. Operating conditions in the solvent of interest, water, were screened. The molecular catalyst degrades when free in solution, but retains activity when supported on an electrode, even in the presence of O2, and could thus be integrated into a tandem cell. Further on, new derivatives of the catalyst were developed for the attachment onto transparent conducting oxides. Co-grafted photocathodes were constructed by anchoring a functionalized catalyst along with photosensitizers onto p-type NiO. These architectures were checked by a whole set of analytical techniques and light-driven catalytic hydrogen evolution was achieved by photocathodes assessed under device-related photoelectrochemical conditions. Immobilizable dye-catalyst dyads were also successfully synthetized as alternative derivatives and open up new possibilities to develop molecular photocathodes

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Rguini, Noureddine. "Modélisation informatique de propriétés moléculaires." Nancy 1, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10209.

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Abstract:

Étude des possibilités offertes par les méthodes semi-empiriques de la chimie quantique, en matière de modélisation moléculaire. Étude du caractère acidobasique d'une molécule (amine, alcool). Étude du phénomène de liaison hydrogène. Modélisation de la surface des alumines amorphes

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Giannoudis, Emmanouil. "Construction de photocathodes de production d'hydrogène optimisées par une approche moléculaire." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. https://thares.univ-grenoble-alpes.fr/2020GRALV005.pdf.

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Abstract:

La production de combustibles solaires dans une cellule photoélectrochimique à colorant dégageant de l'hydrogène, où se produit la division de l'eau en H2 et O2 est une méthode intéressante pour répondre aux futures demandes énergétiques et faire face aux problèmes environnementaux liés à la combustion de combustibles fossiles. Le groupe a construit une photocathode NiO DS fonctionnelle pour l'évolution de H2, une contrepartie du dispositif en tandem, basée sur le premier assemblage colorant-catalyseur covalent sans métal noble. Ici, nous rapportons la synthèse et la caractérisation de deux nouveaux assemblages colorant-catalyseur, tous deux reposant sur le même photosensibilisateur au ruthénium. La première dyade est basée sur le complexe cobalt diimine-dioxime précédemment utilisé par le groupe et la seconde sur un complexe cobalt tétraazomacrocyclique. Des expériences photoélectrochimiques dans des conditions identiques nous ont permis de corréler les performances avec le choix du photosensibilisateur et du catalyseur. Le ruthénium a surpassé les photocathodes d'activité à base de colorants organiques. La spectroélectrochimie d'absorption transitoire a révélé qu'un facteur limitant de l'activité de nos systèmes est le transfert thermique d'électrons du colorant réduit à l'unité catalytique. De plus, l'analyse post-operando a montré que la désorption de l'architecture moléculaire de la surface et la décomposition du cobalt diimine-dioxime limitent également l'efficacité. Le deuxième assemblage colorant-catalyseur présente le TON plus élevé jamais rapporté pour les photocathodes à dégagement d'hydrogène sensibilisées aux colorants, ce qui implique que des catalyseurs plus stables et plus robustes sont d'une importance significative. Enfin, la deuxième dyade était fonctionnelle pour la réduction du CO2 PEC en CO sous milieu aqueux avec des résultats préliminaires prometteurs
Production of solar fuels in a dye-sensitized hydrogen-evolving photoelectrochemical cell, where splitting of water into H2 and O2 occurs is an attractive method in order to fulfill future energy demands and face the environmental problems arising by the combustion of fossil fuels. The group constructed a functional NiO DS-photocathode for H2 evolution, a counterpart of the tandem device, based on the first noble metal-free covalent dye-catalyst assembly. Here, we report the synthesis and characterization of two novel dye-catalyst assemblies, both relying on the same ruthenium photosensitizer. The first dyad is based on the cobalt diimine-dioxime complex previously employed by the group and the second one on a cobalt tetraazomacrocyclic complex. Photoelectrochemical experiments under identical conditions enabled us to correlate the performance with the choice of the photosensitizer and the catalyst. Ruthenium outperformed in activity photocathodes based on organic dyes. Transient absorption spectroelectrochemistry revealed that one limiting factor for the activity of our systems is the thermal electron transfer from the reduced dye to the catalytic unit. In addition, post-operando analysis showed that desorption of the molecular architecture from the surface and decomposition of the cobalt diimine-dioxime also limits the efficiency. The second dye-catalyst assembly exhibits the higher TON ever reported for dye-sensitized hydrogen-evolving photocathodes, implying that more stable and robust catalysts are of significant importance. Finally, the second dyad was functional for PEC CO2 reduction to CO under aqueous media with promising preliminary results

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Queyriaux, Nicolas. "Vers la construction d'une photocathode de production d'hydrogène par une approche moléculaire." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAV033/document.

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Abstract:

Alors que les besoins en énergie de nos sociétés modernes ne cessent de croître, et que la prise en compte des enjeux environnementaux occupe une place de plus en plus importante dans le développement de nouvelles technologies, la mise au point de procédés de production d’hydrogène utilisant des ressources renouvelables, telles que le rayonnement solaire comme source d'énergie ou l’eau comme donneur d’électrons et de protons, est un enjeu de toute première nécessité. Ce travail de thèse s’inscrit dans la continuité des études menées au sein de l’équipe « SolHyCat » du Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux sur le développement de systèmes électro- et photocatalytiques pour la réduction des protons en H2. Dans cette perspective, nous avons ainsi contribué à l’élaboration d’une photocathode moléculaire de production de H2 à travers la compréhension de différents paramètres moléculaires relatifs à sa construction. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la construction d’un lien covalent entre un motif photosensibilisateur et un centre catalytique de réduction des protons via la synthèse de dyades modèles. En parallèle, nous avons développé une méthodologie de synthèse permettant l’introduction de groupements d’ancrage robustes dans la sphère de coordination de photosensibilisateurs métallo-organiques. Enfin, l'étude des propriétés électrochimiques d'une nouvelle série de catalyseurs de réduction des protons à sphère de coordination polypyridinique a été étudiée
There is an urgent need to provide solutions for the energetic challenge our planet has to face. The production of “environmentally friendly” fuels such as dihydrogen H2 through sunlight-driven water splitting holds great promise. Hydrogen is indeed a carbon-free energy carrier that can be stored and used on request to produce electricity thanks to the mature fuel cell technology. Moreover, water and solar energy form the ideal couple for H2 production because they are both readily available and their use is considered to be safe for the environment. The design and study of molecular photocatalytic systems for H2 evolution from water has therefore been the subject of intensive research interest in the last decade and their implementation into functional dye-sensitized photoelectrocatalytic cells recently appeared in the literature. It is nevertheless necessary to optimize the efficiency of these molecular systems in order to reach the targeted solar-to-hydrogen conversion yield. In that context, this PhD thesis aimed at getting a better understanding of parameters relevant for the optimization of molecular H2-evolving photocathodes: first, different coupling strategies have been studied to covalently assemble a light-harvesting unit with a redox-active moiety; second, a synthetic methodology allowing introduction of robust anchoring groups in the coordination sphere of ruthenium photosensitizers has been widely studied and the first photoelectrodes characterized; finally, a new series of proton reduction catalysts featuring a polypyridinic ligand has been investigated, allowing important kinetic and mechanistic insights to be obtained

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Carpanese, Cristina. "Simultaneous use of hydrogen and coordination bonds in molecular tectonics." Strasbourg, 2010. http://www.theses.fr/2010STRA6064.

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Abstract:

Based on concepts developed in the area of molecular tectonics, this work focused on the design, synthesis and structural investigations of supramolecular architectures generated under self-assembling conditions. In the first part of this work, new metallic complexes, based on mono- and di-carboxylate ligands derived from 2,2’-bipyridine or 4,7-phenanthroline, have been synthesized. A tetra components system composed of a dicationic bis-amidinium tecton, the dianionic 1,10-phenanthroline-4,7-dicarboxylate, Ag+ cation and XF6- (X= P, As, Sb) anion was shown to generate 2-D isostructural networks using a combination of CAHB and coordination-bonds. Furthermore, a tri components system composed of a dicationic bis-amidinium tecton, the dianionic 1,10-phenanthroline-4,7-dicarboxylate and Cu2+ cation has led to the formation of 3-D three-fold interpenetrated network. In the second part, the formation of hybrid networks was explored upon combining ligands 2,2’-bipyridine-6,6’-dicarboxylic acid or 4,7-phenanthroline-2,9-dicarboxylic acid with Zn(II), Cu(I/II) and Ag(I) cations in the presence or absence of an organic base. This strategy afforded an interesting 1D coordination network based on silver-silver interactions. In the third part, new bis-chelating symmetric ligands based on 2,2’-bipyridine, 2,2’-biquinoline or 1,8-naphthyridine backbones bearing polypyridyl moieties were designed and prepared. These ligands possessing both coordination sites for metal binding and recognition sites for carboxylic acid group, were used as building block for the construction of organic and hybrid networks
En utilisant les concepts de la "tectonique moléculaire", ce travail a été centré sur la conception, la synthèse ainsi que l'étude structurale d'architectures supramoléculaires hybrides, organiques/inorganiques, obtenues dans des conditions d'auto-assemblage. Dans la première partie, des nouveaux complexes métalliques, obtenus à partir de ligands mono- et di-carboxylate dérivés de 2,2’-bipyridine ou de 4,7-phenanthroline, ont été synthétisés. Des architectures bidimensionnelles isostructurales à quatre composants ont été obtenues en combinant un tecton dianionique 1,10-phenanthroline-4,7-dicarboxylate, un dication de type bisamidinium, le cation Ag+ ainsi que des anions XF6- (X= P, As, Sb). De plus, une architecture tridimensionnelle triplement interpénétrée a été formée à partir de 1,10-phenanthroline-4,7-dicarboxylate, dication bisamidinium et le cation Cu2+. Dans la deuxième partie, la coordination des cations métalliques Zn(II), Cu(I/II) and Ag(I) par les ligands 2,2’-bipyridine-6,6’- acide dicarboxylique ou 4,7-phenanthroline-2,9-acide dicarboxylique ainsi que la formation de réseaux moléculaires ont été étudiées. Cette investigation a conduit à la formation d'un réseau de coordination monodimensionnel basé sur des interactions Ag-Ag. Enfin, dans la dernière partie, nous nous sommes intéressés à une nouvelle famille de ligands basés sur des squelettes de type 2,2’-bipyridine, 2,2’-biquinoline ou 1,8-naphthyridine portant des groupes pyridyls. Ces ligands portent de sites de coordination pour les métaux et un motif de reconnaissance pour le groupe carboxylique, particulièrement utile pour la formation de réseaux hybrides

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Davydova, Alexandra. "MD simulation of H2 plasma/graphene interaction for innovative etching processes development." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT054.

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Abstract:

Graphène est un matériau bidimensionnel unique physique, chimique et les propriétés mécaniques. Il pourrait être prometteur pour de nouvelles applications, mais le contrôle nm échelle de traitement de graphène défis la technologie actuelle, en particulier dans le traitement du plasma, empêchant ainsi le développement de la technologie à base de graphène à l'échelle industrielle
Graphene is a two-dimensional material with unique physical, chemical and mechanical properties. It could be promising for novel applications, but the nm-scale control of graphene processing challenges current technology, especially in plasma treatment, thus preventing the development of graphene based technology at industrial scale. The main issue associated with plasma/graphene processes is the atomic thickness of the material: graphene is easily damaged upon exposure to reactive plasma. One critical question to answer then: is it possible to use conventional plasma technologies to pattern/clean/dope graphene layers, as is done for other materials in the microelectronic industry?Hydrogen plasmas have been shown to be promising for graphene treatment with minimal damages, but little is known about the fundamental mechanisms involved in graphene etching. Thus, in our work, we applied classical molecular dynamics (MD) simulations of H2 plasma/graphene interaction to assist the development of three important processes. First, MD allowed us to explain the lateral etching mechanisms of graphene nanorribons (GNR) in downstream H2 plasmas, which is an important technological step to produce GNR with a width<10 nm. Second, we show that H2 plasmas can be used to clean polymeric residues from the graphene surface (selective removal of PMMA/photo-resist residues or atmospheric contaminant from its surface). Modeling results combined with experimental work shows very promising results in this application, which is demanded by the entire graphene community. Third, MD simulations were also used to assist the development of multilayer graphene processing by Atomic Layer Etching. Although irreversible damages of graphene are observed when the ion bombarding energy is in the 5-50 eV range, MD predicts a very interesting phenomenon at 20-25eV range: the implantation of hydrogen atoms and subsequent formation of H2 gas sandwiched between first two layers. This causes a pressure rise, which leads to a lift-off of the entire top graphene layer. This result from modeling suggests that H2 plasmas can be used to etch graphene layer by layer in a controlled way through an entirely new mechanism. However, in order to avoid damages of underneath layers during the processing, additional investigations should be provided.In conclusion, several novel and unexpected results were obtained during the present PhD study and MD simulations have proven to be a powerful tool to assist plasma process development. Indeed, based on this fundamental research work an ANR project was launched to develop cleaning, doping and etching processes of graphene in the ICP reactors available in the LTM laboratory, Grenoble, France. MD calculation developed during this PhD will therefore continue to be used to assist further the development of innovative processes.The current PhD project was held in LTM etching group Grenoble, France under supervision of Gilles Cunge and Emilie Despiau-Pujo in the framework of the Chair of Excellence 2010 of Prof. David Graves and financial support of Nanoscience Foundation. We would like to acknowledge collaboration with several groups from Institute Neel (Vincent Bouchiat, Laurence Magaud and Johann Coraux) and our colleagues from CEA-Grenoble, France (Okuno Hanako)

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Cedano, Serrano Francisco Javier. "From molecular architecture and electrostatic interactions to underwater adherence of hydrogels." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS056.

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Abstract:

Ce travail essaie de décortiquer les multiples paramètres régissant l’adhésion en phase aqueuse de polymères chargés. Nous cherchons d’abord à établir un lien entre les interactions électrostatiques moléculaires et les différentes architectures moléculaires de matériaux gonflés élastiques (Parties I et II) ou viscoélastiques (Partie III), avant de nous intéresser à l’adhésion en milieu immergé. (Partie I) Le premier système modèle de matériaux synthétiques nous a permis de corréler l’architecture moléculaire des hydrogels élastiques, la densité de charge interfaciale, et la force ionique du milieu avec les propriétés adhésives en phase aqueuse, à un niveau macroscopique en utilisant la technique du Probe-tack, et également à un niveau microscopique avec la microscopie à force atomique. (Partie II) Par ailleurs, étant inspirés par les systèmes adhésifs naturels, nous avons cherché à étendre ce système modèle à la mesure d’adhésion macroscopique entre hydrogels de gélatine de charges opposées. Nous montrons que le système modèle permettant de contrôler et de prédire l’adhésion en milieu aqueux en modifiant la densité de charge interfaciale et les propriétés mécaniques du matériau est transposable aux systèmes à base de gélatine. (Partie III) Enfin, nous avons développé un adhésif bio-inspiré entièrement synthétique à base de coacervation complexe. Ce nouveau système d’adhésif associe les interactions électrostatiques avec des domaines thermo-sensibles, donnant ainsi naissance à un matériau prometteur pour l’adhésion en milieu immergé
This work attempts to unravel some of the intricacies of the aqueous adhesion of elastic or viscoelastic highly swollen charged polymers. In Part I the first model synthetic system permitted us to successfully link the molecular architecture of the elastic hydrogels, their interfacial charge density and the ionic strength of the medium with the underwater adhesion properties at a macroscopic level using probe-tack experiments and a microscopic level using atomic force microscopy. In Part II we successfully expanded the synthetic elastic system to measure macroscopic adhesion between oppositely charged gelatin-based hydrogels. Finally, in Part III we developed a synthetic and bio-inspired adhesive based on complex coacervation. This novel adhesive system combines the contribution of electrostatic interactions and thermoresponsive domains resulting in a material with promising properties as an injectable viscoelastic adhesive for medical applications

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Pellegrin, Mathieu. "Nucléation et dynamique de bulles de cavitation dans des liquides confinés sous tension : expériences dans des systèmes microfabriqués et simulations de la dynamique moléculaire." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4061.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la cavitation de bulles de vapeur dans un liquide confiné sous tension (c’est-à-dire sous pression négative). Ce travail s’est développé en étudiant deux aspects différents mais complémentaires : la simulation numérique et l’expérience biomimétique. L’étude numérique utilise la simulation par dynamique moléculaire d’un liquide confiné dans une cellule solide. Cette méthode nous a permis d’étudier précisément l’effet de l’interaction entre le solide et le liquide (angle de contact), mais aussi de la géométrie sur la nucléation de bulles de vapeur. Nous avons également étudié l’interaction entre deux cellules voisines, et ainsi par comparaison avec un modèle, nous avons mis en évidence une corrélation entre deux évènements de cavitation ainsi que les paramètres importants dans ce phénomène. L’étude expérimentale, quant à elle, a été réalisée sur un dispositif en hydrogel de polymère inspiré de systèmes naturels. Cette méthode nous permet d’étudier un système ayant des caractéristiques mécaniques proches des observations naturelles sur les sporanges de fougères tout en pouvant contrôler sa géométrie. Nous avons alors mis en évidence l’effet de l’épaisseur des parois entre cellules permettant d’observer des cavitations isolées ou groupées de plusieurs centaines de bulles. La taille des cellules permet de mesurer des vitesses de propagation allant jusqu’à plus de 800 m/s. A l’aide d’un modèle acoustique nous avons mis en évidence les paramètres importants dans cette propagation
In this work, we have been interested in the cavitation process of vapor bubbles in a confined and stretched liquid. We have followed two complimentary points of view: numerical simulation and biomimetical experiments. For the numerical study we have used molecular dynamics simulations of a liquid confined in a solid cell. This method allows us to study precisely the effect of the interaction between the solid and the liquid (contact angle), and also the geometrical properties on the nucleation of vapor bubbles. We have also studied the interaction between two neighboring cells, and by comparing with a model, we have shown a correlation between two cavitation events and the important parameters taking place in this phenomenon. For the experimental study, we have used polymer hydrogel devices inspired from natural systems (ferns sporangia). This method allows us to study a system having almost the same mechanical properties as the natural one, and showing the possibility to control its geometry. We have shown that the wall thickness between the cells can control the propagation properties from isolated cavitation to grouped propagation (up to several hundreds of bubbles). The cell size controls the propagation velocity, up to values of 800 m/s. We have shown by comparing with an acoustical model the important parameters that control this phenomenon

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Adolf, Cyril. "Cristaux moléculaires : des cristaux coeur-coquille aux réseaux de cristaux." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAF026/document.

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Abstract:

L’agencement relatif de systèmes cristallins moléculaires, par une méthode d’organisation avancée est une stratégie de premier plan. Le développement de tels systèmes permet la conception de dispositifs innovants dans le domaine des matériaux poreux, magnétiques ou optiques.Les travaux menés dans le cadre de cette étude ont pour objectif l’élaboration d’architectures macroscopiques hiérarchisées concernant l’état cristallin, de type « réseaux de cristaux ». Dans un premier temps, le développement et la caractérisation de réseaux iso-structuraux ont été réalisés. Ces séries, formées par liaisons hydrogènes, servent à l’étude de la croissance cristalline épitaxiale, développée par la suite. À partir de ces résultats, la préparation d’architectures monocristallines de type cristal cœur-coquille ainsi que la soudure cristalline sont entreprises.Enfin, la généralisation de cette mise en forme de l’état cristallin à des systèmes formés par liaisons de coordination est présentée
The relative disposition of applicative molecular systems by an advanced organization method is a well-defined strategy (core-shell type crystals). It is aimed at developing innovative materials.The presented study deals with the elaboration of a new organization method concerning the crystalline matter to obtain “network of crystals”. This strategy of materials processing occurs at a macroscopic scale and in a hierarchical way.Firstly, series of isostructural crystalline molecular networks have been designed with a molecular tectonics approach. These series, formed by hydrogen bonds, are then used for the study of the epitaxial growth of crystal. The preparation of a single crystalline architecture with a defined sequenced area of different compositions is demonstrated: core-shell crystals and welded crystals.Finally, the developed strategy is applied to coordination networks exhibiting luminescent properties in order to generalize the described process

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Verdiere, Jérémy. "Étude de propriétés photophysiques de protéines fluorescentes par dynamique moléculaire." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS450/document.

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Abstract:

Les protéines fluorescentes sont très largement utilisées dans les études de biologie moléculaire depuis maintenant une vingtaine d’année. Pour autant, l’origine de leurs propriétés photophysiques n’est pas totalement élucidée. Dans cette thèse, nous avons essayé d’améliorer la compréhension de la photophysique de deux protéines fluorescentes particulières : Padron et EosFP.Dans la protéine Padron, nous avons étudié l’isomérisation du chromophore et cherché à déterminer si la protonation et l’isomérisation sont simultanées ou successives. Pendant l’isomérisation, le donneur de proton potentiel est le résidu Tyr159. Nous avons d’abord montré que dans le vide, le transfert de proton est peu probable quelle que soit la géométrie du chromophore. Dans la protéine (où l’effet de l’environnement n’est pas négligeable) nous avons mis en évidence par dynamique moléculaire que, durant l’isomérisation, le transfert de proton n’est presque jamais favorable et reste donc un marginal.Par ailleurs, ces mêmes dynamiques ont montré que, à la fin de l’isomérisation, il apparaît de nombreux chemins de molécules d’eau reliant le chromophore au solvant et pouvant permettre un transfert de proton. On conclut doncque l’isomérisation et la protonation ne sont pas simultanées mais successives.Dans le cas de la protéine EosFP, nous avons analysé l’effet d’une molécule d’eau présente dans une partie des structures cristallines. Les dynamiques avec le chromophore à l’état fondamental ont montré que cette molécule ne joue pas de rôle, que ce soit sur le réseau de liaison hydrogène ou sur le spectre d’absorption. Par contre, à l’état excité, les dynamiques ont montré que l’extinction de fluorescence est beaucoup plus rapide sans la molécule d’eau qu’en sa présence.Par ailleurs, ces dynamiques ont mis en évidence que la protéine bloque souvent le chromophore dans des géométries où il ne peut pas retourner à l’état fondamental ni par fluorescence, ni par conversion interne. Ces géométries « noires» jouent un rôle important dans la photophysique.Pour tenir compte de ces géométries, nous avons calculé le rendement quantique et le temps de vie de fluorescence par intégration directe le long des trajectoires et par cinétique chimique. Dans les deux cas, nous avons obtenu un accord qualitatif avec l’expérience
Fluorescent proteins are widely used in biology studies since 20 years. Yet, the origin of their photophysical properties aren’t totally explained. Here, we try to improve the understanding of two particular fluorescent proteins: Padron and EosFP.In the protein Padron, we work on the isomerization of chromophore and try to determine whether isomerization and protonation are simultaneous or successive processes. During the isomerization, the potential donor is Tyr159.First, we show that, in vacuum, the proton transfer is quite unlikely whatever the chromophore geometry.In the protein (where the environment effect isn’t negligible) we evidence with molecular dynamics that, during isomerization, proton transfer stays marginal.In addition, these dynamics shown the appearance, at the end of isomerization, of a lot of water molecules channel between the chromophore and the solvent allowing a proton transfer. We conclude that isomerization and protonation are successive processes.In the case of the protein EosFP, we first analyze the effect of a water molecule which is found only in some of the crystallographic structures.Molecular dynamics of the protein with the chromophore in the ground state show that the water molecule doesn’t play any role neither in the hydrogen bond network nor in the absorption spectra.On the contrary, in the excited state, dynamics without this water show a significant faster decay of fluorescence that those with the molecule.In addition, those dynamics have demonstrate that during long period, the protein retains the chromophore in geometries in which it is unable to convert to the ground state, neither by fluorescence nor by internal conversion. Those “dark” geometries play a crucial role in the photophysics.To take them into account, we calculate the quantum yield and the fluorescence lifetime by direct integration along trajectories and by a kinetic scheme. We obtain a good qualitative agreement with the two methods

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Hilico, Laurent. "Mesures de fréquences et calculs de haute précision en physique atomique et moléculaire." Habilitation à diriger des recherches, Université d'Evry-Val d'Essonne, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001922.

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Abstract:

La premiere partie du manuscript concerne l'etude des performances metrologiques d'un etalon secondaire de frequence utilisant les transitions a deux photons du rubidium. La mesure de la frequence absolue de cet etalon est decrite ainsi que ses applications a la spectroscopie de l'hydrogene atomique. La seconde partie concerne le calcul tres precis des niveaux d'energie et des fonctions d'onde de l'ion moeculaire H2+, ainsi que des resonances des especes exotiques ou l'electron est remplace par un muon ou un pion. A partir des fonctions d'onde, les probabilites de transition a deux photons entre niveaux vibrationnels de H2+ sont calculees. Un nouveau shema experimental pour deduire le rapport de la masse du proton a celle de l'electron par spectroscopie de H2+ est propose et discute. Enfin, une nouvelle methode de calcul du probleme coulombien a trois corps en deux dimensions est proposee et appliquee a l'helium.

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Fèvre, Maréva. "Phosphines, carbènes N-hétérocycliques (NHCs) et nouveaux précurseurs de NHCs pour la catalyse organique de réactions (macro)moléculaires." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14618/document.

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Abstract:

Dans ce travail de thèse, plusieurs approches ont été développées pour permettre une utilisation plus variée des carbènes N-hétérocycliques (NHCs) et des phosphines en tant que catalyseurs/activateurs organiques.Les précurseurs de NHCs étudiés dans un premier temps, c'est-à-dire les hydrogénocarbonates d’azolium, peuvent être synthétisés en une seule étape, à l’inverse des NHCs dont la synthèse et l’isolation sont souvent compliquées. Nous avons démontré que ces espèces sont stables à l’air et sont à l’équilibre en solution avec leurs homologues carboxylates d’azolium (adduits NHC-CO2). Leur utilisation permet donc de faciliter la manipulation des NHCs tout en conservant une activité catalytique satisfaisante tant en synthèse moléculaire qu’en chimie des polymères.Des paires de Lewis silane ou borane/NHC ont ensuite été employées afin d’augmenter le potentiel des NHCs pour des réactions “modèles” de chimie (macro)moléculaire par un effet de double assistance (acide/base de Lewis).Enfin, une phosphine commerciale a été utilisée pour catalyser la polymérisation par transfert de groupe des (méth)acrylates d’alkyle de façon “vivante/contrôlée”
In this thesis work, some points are adressed in order to broaden the scope of the application of N-heterocyclic carbenes (NHCs) as organic catalysts/activators.The novel NHC precursors studied first, i.e. azolium hydrogen carbonates, are synthesized in a one-step undemanding process, in contrast to NHCs whose synthesis and isolation is often a tedious procedure. We then showed that these species are air-stable and are at the equilibrium, in solution, with their azolium-2-carboxylates homologues (NHC-CO2 adducts). The use of such precatalysts thus allows facilitating the manipulation of NHCs, while maintaining an efficient catalytic activity in molecular chemistry as well as in polymer synthesis.We then proposed to use NHCs in conjunction with organic Lewis acids (silanes or boranes) as a possible means to induce a cooperative dual activation mechanism (Lewis acid/base) in order to increase the potential of NHCs for “model” (macro)molecular reactions.Finally, a commercial phosphine was used to trigger the group transfer polymerization of alkyl (meth)acrylates in a “controlled/living” fashion

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Villagra, Angel Eduardo. "Photo-dissociation de l'eau et photo-réduction du CO₂ assistées par co-catalyse moléculaire." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS282/document.

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Abstract:

L’objectif principal de ce travail de thèse était de mettre en évidence et de mesurer l’effet co-catalytique de complexes moléculaires organo-métalliques à base de métaux de transition adsorbés sur des semi-conducteurs dopés photo-actifs vis-à-vis des réactions de photo-dissociation de l’eau et de photo-réduction du dioxyde de carbone, en en vue d’applications dans des cellules photochimiques et photo-électrochimiques. Nous avons tout d’abord identifié et sélectionné les matériaux (deux semi-conducteurs photo-actifs et deux co-catalyseurs moléculaires électroactifs) les plus adaptés (les résultats sont présentés dans le chapitre I). Nous avons ensuite conçu, développé et mis au point un bâti expérimental permettant la détection et le dosage en continu des produits de réaction lors des réactions d’intérêt (les résultats sont présentés dans le chapitre II). La détection des produits de réaction se fait à l’aide d’un chromatographe en phase gazeuse couplé au réacteur. Nous avons ensuite élaboré/synthétisé et mesuré les propriétés intrinsèques des matériaux sélectionnés (les résultats sont présentés dans le chapitre III). Finalement, nous avons mis en évidence l’activité co-catalytique des complexes utilisés et mesuré un ensemble d’indicateurs de performance tels que les cinétiques de réaction et les fréquences de « turn-over » (les résultats sont présentés dans le chapitre IV)
The main objective of this research work was to put into evidence the co-catalytic effect of organo-metallic molecular complexes containing transition metals as reactive centers, adsorbed at the surface of doped semiconductors with photo-activity with regard to water photo-dissociation and carbon dioxide photo-reduction, in view of practical applications in photochemistry and photo-electrochemistry. First, appropriate materials (two photoactive semiconductors and two molecular co-catalysts) have been identified and selected (results are presented in chapter I). Then, we have designed, constructed and optimized a specific test bench that can be used for the continuous detection and titration of reaction products (results are presented in chapter II). Product analysis was achieved by coupling a gas-phase chromatograph to the photo-electrochemical reactor. Then, photoactive semiconductors and molecular co-catalysts have been elaborated/synthesized and their intrinsic properties have been measured (results are presented in chapter III). Finally, the co-catalytic activity of molecular complexes has been put into evidence and several performance indicators such as reaction kinetics and turn-over frequency have been measured (results are presented in chapter IV)

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Faivre, Jimmy. "Développement de liquides synoviaux synthétiques bioinspirés." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1230/document.

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Abstract:

La bioinspiration consiste à analyser les systèmes naturels qui se sont adaptés parfaitement à leurs environnements pour développer des solutions ingénieuses. Ce projet de thèse aborde la thématique de la lubrification articulaire dans le but de développer un traitement contre l'ostéoarthrite (OA). Nous nous sommes inspirés des articulations synoviales, systèmes tribologiques très performants grâce aux interactions synergiques entre la structure unique du cartilage et les molécules lubrifiantes (ML) du fluide synovial (SF). Cependant, lors de l'OA des mécanismes inflammatoires et d'érosion mécanique aboutissent à la dégénérescence progressive du cartilage et la dégradation spécifique des ML du SF (aggrécane et lubricine). Des mimes des ML du SF ont été synthétisés reprenant leur structure particulière dite en écouvillon moléculaire (BB), structure responsable de la lubrification. Des tests tribologiques (SFA, tribomètre) ont montré que les BB garantissent à la fois une faible friction et une résistance à l'usure sur des surfaces dures de mica. Ceci est dû à la présence, sur nos EM, de groupements d'ancrage spécifiques assurant l’adsorption sur la surface de mica et à la formation d'enchevêtrements et d’interactions intermoléculaires avec l'acide hyaluronique de haut poids moléculaire, composant essentiel du SF. Des mimes de cartilage à base d'hydrogels de chitosane multicouches ont été également réalisés reprenant les principales propriétés architecturales du cartilage. En combinaison avec nos EM, ces hydrogels, matériaux poroélastiques fragiles, sont capables d’être lubrifiés avec une friction dans la gamme physiologique et une nette amélioration de leur usure
Bioinspiration consists in the design of materials inspired by biological systems which have developed ingenious solutions to suit their environment. This project deals with bioinspiration for joint lubrication and in particular for the development of treatments for patients suffering from osteoarthritis (OA). To do so, we took our inspiration from joints which are amongst the most efficient aqueous tribological systems. Their unique properties arise from the complex synergistic interactions between cartilage structure and the lubricant macromolecules of the synovial fluid (SF). However, during OA, inflammatory mechanisms as long as mechanical erosion result in the degeneration of cartilage and lubricant macromolecules (aggrecan and lubricin). Polymeric mimes of the SF have been synthesized based on the bottle-brush (BB) architecture of LUB and AGG which is responsible for the joint lubrication. Tribological tests (SFA, tribometer) showed that BB polymers provided mica surfaces with a low friction and a wear protection up to several megapascals, typically in the range of natural joints. This wear protection was essentially due to the incorporation of anchoring groups specific to mica tribopairs on the BB polymers and the intermolecular bridging and entanglements emerging between BB polymers and high molecular weight HA, another main SF component. Cartilage mimes composed of multilayered chitosan hydrogels were designed to mimic the basic features of cartilage. Along with our BB polymers, the hydrogels, which are poroelastic and fragile materials, provided a low friction and a great decrease of wear

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Mafety, Adrien. "Etude ab initio des glaces d'ammoniac fluoré et hydraté sous conditions thermodynamiques extrêmes." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066315/document.

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Abstract:

Nous nous proposons d'explorer les propriétés structurales et vibrationnelles de la glace d'ammoniac en présence de fluor et d'eau sur une large gamme de pression et de température. Ces solides moléculaires et ioniques sont des idéaux afin d'étudier les quatre liaisons hydrogène les plus importantes O-H...O, N-H...N, O-H...N et N-H...F et le mécanisme de transfert de proton le long de ces liaisons. Bien que ces mélanges soient composés de molécules simples, ils sont omniprésents dans l'univers et en particulier à l'intérieur des planètes géantes glacées (Neptune, Uranus) et de leurs satellites (Titan, Ganymède), ce qui a motivé leur exploration sous haute condition de pression et de température. Nous utilisons plusieurs méthodes ab initio afin d'étudier le diagramme de phase de deux cristaux, le fluorure d'ammonium (NH4F) et l'ammoniac monohydraté (NH3.H2O). Après avoir prédit plusieurs structures cristallographiques à 0 K, nous avons pu nous consacrer aux calculs de spectres Raman et infrarouge ainsi qu'à la prise en compte des effets de désordre et dynamique en utilisant la méthode de la dynamique moléculaire ab initio. Nos résultats ont ensuite été comparés à ceux issus des expériences sous enclumes de diamant. Nous avons découvert une transition de type ordre-désordre au sein de NH4F et un diagramme de phase très similaire au diagramme de phase de l'eau. Enfin, nous avons démontré que des conditions thermodynamiques relativement douces étaient suffisantes afin de transformer le mélange NH3.H2O en un cristal exotique où coexiste des molécules d'ammoniac et d'eau avec des ions hydroxyde et ammonium
In this thesis, we explore the structural and vibrational properties of fluorinated and hydrated ammonia ices over a wide range of pressure and temperature. These crystals are considered as models to study the four main hydrogen bonds O-H…O, N-H…N, O-H…N, N-H…F and proton hopping mechanisms along these bonds. Although these mixtures are composed of simple molecules they are considered to be the major components of the interior of the giant icy planets (Neptune, Uranus) and their satellites (Titan, Ganymede), which has motivated their exploration under high pressure-temperature conditions. Here we investigate the phase diagram of two crystals, ammonium fluoride (NH4F) and ammonia monohydrate (NH3.H2O) by using several ab initio methods. Firstly, we have performed random structural search calculations in order to predict the lowest enthalpy structures at 0 K. On the other hand, we have calculated Raman and infrared spectra of the most promising structures and ab initio molecular dynamics simulations were performed for the understanding of disorder and dynamic effects. Then, our results have been compared to experimental evidence. We have discovered an order-disorder transition in NH4F with a phase diagram surprisingly similar to that of water. Finally, we have demonstrated that relatively mild pressure conditions were sufficient to transform NH3.H2O into an exotic phase where the standard molecular forms of water and ammonia coexist with their ionic counterparts, hydroxide and ammonium ions

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Miniatura, Christian. "Production et analyse d'un faisceau d'hydrogène atomique métastable. : Etude de la collision hydrogene (deuterium) atomique métastable sur hydrogène (deuterium) moléculaire aux énergies thermiques." Paris 13, 1990. http://www.theses.fr/1990PA132012.

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Abstract:

L'etude expérimentale du systeme hydrogène atomique métastable hydrogène moléculaire revêt une importance particulière puisque ce systeme est un modèle des collisions réactives atome-diatome. Le but de ce travail a été d'étendre vers le domaine des basses énergies les mesures existantes. Le faisceau d'hydrogène atomique métastable est produit par dissociation de la molécule d'hydrogène dans une décharge radiofréquence et par impact électronique. Une sélection de vitesse originale a été mise au point a partir de la méthode de Lamb et Rutherford. Des sections efficaces intégrales totales ont été mesurées (par la méthode d'atténuation) et des sections efficaces différentielles ont été obtenues en croisant le faisceau d'hydrogène atomique métastable avec un jet effusif d'hydrogène moléculaire. Un calcul de type jwkb utilisant un potentiel optique a permis une compréhension qualitative des résultats obtenus. Enfin, le principe d'une expérience d'interférométrie atomique et son application aux collisions est expose

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Lautrette, Guillaume. "Capsules hélicoïdales auto-organisées par repliement d’oligoamides aromatiques pour la reconnaissance moléculaire." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14850/document.

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Abstract:

La reconnaissance moléculaire constitue l’une des questions fondamentales les plus discutées dans le domaine de la chimie supramoléculaire. Cette thèse présente la conception, la synthèse et l’étude des propriétés de capsules hélicoïdales auto-organisées par repliement d’oligoamides aromatiques. Ces récepteurs sont constitués d’une chaîne oligomérique se repliant en hélice et comprenant une séquence d’unités codant pour des diamètres différents. Le repliement de l’oligomère donne naissance à une cavité pouvant accueillir des molécules invitées. La grande modularité des séquences, permettant une évolution contrôlée des structures des foldamères, donne lieu à la reconnaissance sélective et anticipée de substrats d’intérêts biologiques. Le phénomène d’encapsulation a été mis en évidence en solution par spectroscopie RMN et CD, et dans le solide par diffraction des rayons X
Molecular recognition is one of the major challenges of supramolecular chemistry. Here, we present the design, synthesis and study of helical capsules properties self-organised by aromatic oligoamide folding. These receptors consist of oligomeric chains that fold into a helical conformation and comprise of a sequence of units which code for different diameters. Oligomeric folding defines a cavity which can recognize guests. The great modularity of the sequences has allowed a controlled evolution of foldamer structure resulting in the selective and predict recognition of biological substrates. The phenomenon of encapsulation was demonstrated in solution by NMR and CD spectroscopy and in the solid state by X-ray diffraction

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Chakchouk, Mehrez. "Oxydation de la pollution organique aqueuse par l'oxygène moléculaire à haute température : effet promoteur de H2O2." Toulouse, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAT0018.

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Abstract:

L'oxydation en phase aqueuse des polluants organiques par l'oxygene moleculaire activee par du peroxyde d'hydrogene en presence de sels de fer constitue une technique efficace de traitement pour divers types de rejets industriels. L'influence des principales variables est etudiee quantitativement lors du traitement de divers polluants organiques modeles, contenant ou non des heteroatomes, en utilisant la methodologie de la recherche experimentale. Suivant l'objectif recherche, ce procede peut conduire soit a une amelioration de la biodegradabilite de l'effluent, soit a une degradation quasi totale en dioxyde de carbone et eau de la charge organique. La temperature de fonctionnement de ce nouveau procede est comprise entre 180 et 200c, la quantite de peroxyde d'hydrogene introduite peut varier entre 5 et 20 % de la quantite stoechiometrique et le temps de reaction est de l'ordre de 1 heure. La capacite de cette technique a apporter une solution fiable et de cout modere est validee par des essais de traitement d'effluents industriels

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Chu, Cheng-Che. "Hydrogen-bonded supramolecular materials for organic photovoltaic applications." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13866/document.

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Abstract:

Dans ce manuscrit est décrite l'utilisation d'interactions supramoléculaires pour diriger l'auto-assemblage de composés donneurs et accepteurs d'électrons au sein de dispositifs photovoltaïques organiques. Dans ce but, des matériaux de type oligo-3-hexylthiophène et fullerène ont été fonctionnalisés avec des groupements de reconnaissance complémentaires mélamine – acide barbiturique. La présence de élements solubilisants confère à ces composés une bonne mise en oeuvre permettant la fabrication de dispositifs photovoltaïques à hétérojonction volumique. L'effet de la composition et du post-traitement de la couche active sur la performance de ces dispositifs ont été explorés. Les études de mobilité de charge et des mécanismes de recombinaison au sein de ces matériaux indiquent que l'équilibre entre auto-association et séparation de phases est crucial pour l'efficacité en conversion photovoltaïque
This research aims to elucidate the use of supramolecular interaction to guide the formation of well-defined nanoscale self-assembled architecture in photovoltaic solar cells as a means to improve device efficiency. Complementary molecular recognition sites based on melamine and barbituric acid were used to obtain functionalized fullerene and oligothiophene materials with superior processibility thanks to the presence of specific solubilizing groups. The efficiency of solid-state devices fabricated using the bulk heterojunction design was studied with respect to device morphology and composition. Experiments on recombination mechanism and field effect mobilities suggest that the balance between hydrogen-bonding interactions induce self-assembly and p-p interactions to promote phase segregation is crucial to the micro-structure of the active layer. The investigated of the relationship between the oligothiophene chain size and various complementary hydrogen-bonding motifs is envisaged

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Gatin-Fraudet, Blaise. "Synthèse et évaluation de nouvelles sondes pour l’imagerie cellulaire du peroxyde d’hydrogène." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASF023.

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Abstract:

Les formes réactives de l’oxygène (FRO : le peroxyde d’hydrogène, les radicaux superoxyde ou hydroxyle) sont des sous-produits formés lors d’une mauvaise régulation de la respiration cellulaire. Parmi ces espèces, le peroxyde d’hydrogène (H2O2) joue un rôle particulier dans de nombreux processus physiologiques. Néanmoins, lorsque nos cellules subissent des conditions dites de stress oxydant, la surproduction des FRO est responsable directement ou indirectement, de nombreux dommages oxydatifs au niveau moléculaire (acides nucléiques, protéines, lipides…), pouvant affecter les mécanismes cellulaires. Le développement d’outils sensibles permettant de détecter sélectivement le peroxyde d’hydrogène en milieu biologique représente enjeu important pour élucider son rôle et son degré d’implication dans les processus physiologiques et pathologiques.Actuellement, les sondes fluorogéniques basées sur une amorce boronate se sont révélées particulièrement efficaces pour détecter le H2O2 in cellula. Cependant, ce type d’amorce souffre d’un manque de réactivité, qui n’est pas totalement satisfaisant pour des études biologiques.Le but de ce projet de thèse a été d’améliorer la réactivité de l’amorce réagissant avec H2O2. Pour cela, l’utilisation d’une nouvelle amorce basée sur un motif borinique a été envisagée. Une première sonde fluorogénique basée sur un motif coumarine a été synthétisée puis étudiée par 1H RMN, par spectroscopie de fluorescence in vitro et in cellula.Dans un second temps, la régiosélectivité de la réaction a été améliorée et de nouvelles sondes fluorogéniques comportant ou non un espaceur auto-immolable ont été étudiées
Reactive oxygen species (ROS: hydrogen peroxide, hydroxyl and superoxide radicals) are by-products of aerobic metabolism. Among them, hydrogen peroxide (H2O2) plays a crucial role in a wide range of physiological processes in human. However, when our cells are subjected to oxidative stress conditions, its overproduction is directly or indirectly responsible for numerous damages at the molecular level, which can affect cellular mechanisms. The development of selective and sensitive tools allowing H2O2 detection in a biological context represents a great challenge for a better understanding of H2O2-mediated signalling in physiological and pathological processesTo date, several “off-on” small fluorescent probes triggered by H2O2 have been developed for its detection. Among them, probes based on the boronate oxidation are amongst the most effective for the detection of H2O2 in cellula. But these probes also suffer from lack of reactivity, which is not fully satisfactory for biological applications.The aim of this thesis project was to improve the reactivity of the trigger toward H2O2. To address this issue, the use of borinic acids as new trigger was envisioned. A new fluorogenic probe based on coumarin scaffold was synthetized and studied by 1H RMN, and by in vitro and in cellula fluorescence spectroscopy. In the second part of the project, the regioselectivity of the reaction was improved and new fluorogenic probes with or not an immolative spacer were studied

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Zhu, Jingwen. "Study of B-H agostic interactions andc onsequence sfor hydrogen storage." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS182/document.

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Abstract:

Dans le cadre de la recherche de vecteurs d'énergie “propres”, le borazane et ses dérivés amine-boranes sont devenus des candidats intéressants en tant que matériaux de stockage de l'hydrogène en raison de leur pourcentage massique relativement élevé en hydrogène (19,6% pour borazane) et de la réversibilité potentielle de la réaction de déshydrogénation. Pour des applications réelles, le contrôle des réactions se produisant à la température ambiante est fondamental. Dans ce contexte, la compréhension du processus de la déshydrogénation/déshydrocouplage catalytique de l'amine-borane apparaît comme un élément important. Dans cette thèse, les catalyseurs de types métallocènes du Groupe IV (Cp2M, M = Ti, Zr et Hf) sont étudiés en détail. Le déshydrocouplage de HMe2N·BH3 catalysé par le titanocène a été étudié à la fois expérimentalement et théoriquement mais aucun accord n'avait été atteint auparavant. Dans ce travail, les caractérisations systématiques des interactions 3-centre 2-électron M···H-B impliquées dans les intermédiaires réactionnels ont été réalisées avec des approches topologiques QTAIM et ELF. Par la suite, des mécanismes réactionnels détaillés ont été étudiés. Les résultats théoriques ont démontré que la méthode DFT corrigée avec la dispersion (DFT-D) étaient nécessaire et suffisantes pour une description énergétique correcte des chemins réactionnels. Mon travail a également permis l'identification d'un complexe de van der Waals jouant un rôle clé dans le mécanisme réactionnel en accord avec les observations expérimentales
With the increasing demand of clean energy carriers, ammonia borane and its related amine-borane compounds have emerged as attractive candidates for hydrogen storage materials due to their relatively high weight percentage of available hydrogen (19.6% for ammonia borane) as well as the potential reversibility for the hydrogen release reactions. Actual applications would benefit from controlled reactions occurring close to room-temperature. In this context, catalytic dehydrogenation/dehydrocoupling of amine-borane appears as a promising solution. In this thesis the Group IV metallocene (Cp2M, M = Ti, Zr and Hf) are mainly discussed. The dehydrocoupling of HMe2N·BH3 catalyzed by titanocene was investigated both experimentally and theoretically but no agreement were reached. In this work, systematic characterization of M···H-B 3-center 2-electron interactions involved in reaction intermediates were carried out with QTAIM and ELF topological approaches. Afterwards, detailed mechanisms were further studied. Computational results have demonstrated that the dispersion corrected DFT (DFT-D) method was indispensable for a correct enegetic prediction for reaction pathways. The identification of a van der Waals complexe also plays a central role for a reaction mechanism with good agreement with experimental observations

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Theron, Christophe. "Silices hybrides à reconnaissance moléculaire comme matériaux innovants pour des applications biomédicales : de la synthèse des précurseurs à l'évaluation in vitro des nanoparticules." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2013. http://www.theses.fr/2013ENCM0008.

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Abstract:

Les résultats présentés dans ce manuscrit décrivent la synthèse et l'étude de silices hybrides organiques-inorganiques visant des applications dans le domaine de la santé. Les précurseurs polysilylés synthétisés sont des dérivés de la triazine comportant des motifs de reconnaissance moléculaire du type donneur-accepteur-donneur qui peuvent complexer des molécules complémentaires, tel que l'acide cyanurique, via des liaisons H. La préparation de matériaux hybrides à partir de ces précurseurs complexés ou non, ainsi que leur mise en forme pour obtenir des nanoparticules, sont réalisées dans des conditions nucléophiles. Ces matériaux sont sensibles aux pH puisque des pH légèrement acides peuvent entrainer la dissociation du complexe. Des précurseurs du même type sont également utilisés pour la fonctionnalisation de nanoparticules de type MCM-41 afin de créer des nanomachines. Ces dernières se sont révélées très efficaces lors d'études in vitro en présentant une mort cellulaire significative pour le cancer du sein
In this thesis hybrid organic-inorganic silicas have been synthesized and studied for applications in health field.The synthesized polysilylated precursors are based on triazine derivatives including donor-acceptor-donor molecular recognition motifs which can complex complementary compounds, like cyanuric acid, via hydrogen bonds. Hybrid bulk materials as well as nanoparticles, with or without complex, are obtained upon nucleophilic catalysis from these precursors and are shown to be pH-sensitive since a slightly acidic pH could destabilize the complex.In addition, such type of precursors is also used to functionalize MCM-41 nanoparticles in order to prepare nanomachines. In vitro studies showed the efficiency of these systems with significant cell death for breast cancer

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Eskandari, Azin. "A preliminary theoretical and experimental study of a photo-electrochemical cell for solar hydrogen production." Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAC104.

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Abstract:

Afin de relever le défi énergétique et climatique du 21ième siècle qui s’annonce, une solution consiste, pour valoriser la ressource solaire, à mettre au point des procédés de production de vecteurs énergétiques stockables par photosynthèse artificielle permettant la synthèse de carburants solaires, en particulier l’hydrogène. La compréhension de ses procédés et l’obtention de performances cinétiques et énergétiques élevées nécessitent le développement de modèles de connaissance génériques, robustes et prédictifs considérant le transfert de rayonnement comme processus physique contrôlant le procédé à plusieurs échelles mais aussi les différents autres phénomènes intervenant dans la structure ou la réification du modèle.Dans le cadre de ce travail de doctorat, le procédé photo-réactif au cœur de l’étude était la cellule photo-électrochimique. D’un fonctionnement plus complexe que le simple photoréacteur, avec une photo-anode et une (photo)cathode, la cellule photo-électrochimique dissocie spatialement les étapes d’oxydation et de réduction. En se basant à la fois sur la littérature existante (essentiellement dans le domaine de l’électrochimie) et en déployant les outils développés par l’équipe de recherche sur le transfert de rayonnement et la formulation du couplage thermocinétique, il a été possible d’établir des indicateurs de performance des cellules photo-électrochimiques.En parallèle de l’établissement de ce modèle, une démarche expérimentale a été entreprise en se basant tout d’abord sur une cellule commerciale de type Grätzel (DS-PEC) indiquant les tendances générales de tels convertisseurs de l’énergie des photons avec en particulier une chute de l’efficacité énergétique en fonction de la densité incidente de flux de photons. Un dispositif expérimental modulable (Minucell) a aussi été développé et validé afin de caractériser des photo-anodes de différentes compositions comme des électrodes de TiO2 imprégnées de chromophore pour un fonctionnement en cellule de Grätzel ou bien des électrodes d’hématite Fe2O3 (SC-PEC) où le semiconducteur joue à la fois les fonctions d’absorption des photons et de conduction des porteurs de charges. Surtout, le dispositif Minucell a permis de tester, caractériser et modéliser le comportement d’une cellule photo-électrochimique de type bio-inspiré pour la production d’H2 utilisant à la photo-anode un catalyseur moléculaire Ru-RuCat (développé par ICMMO Orsay/CEA Saclay) et à la cathode un catalyseur CoTAA (développé par LCEMCA Brest). Minucell a été utilisé pour caractériser chaque élément constitutif d’une cellule photo-électrochimique puis la cellule dans son ensemble, confirmant les tendances et observations obtenues sur les efficacités énergétiques.Ce travail préliminaire ouvre de très nombreuses perspectives de recherche, il pose des bases communes entre électrochimie et génie des systèmes photo-réactifs et donne des pistes quant à la conception et l’optimisation cinétique et énergétique des cellules photo-électrochimiques pour la production d’hydrogène et de carburants solaires
In order to meet the energy and climate challenge of the coming 21st century, one solution consists of developing processes for producing storable energy carriers by artificial photosynthesis to synthesize solar fuels, in particular hydrogen, in order to valorize the solar resource. The understanding of these processes and the achievement of high kinetic and energetic performances require the development of generic, robust and predictive knowledge models considering radiative transfer as a physical process controlling the process at several scales but also including the various other phenomena involved in the structure or reification of the model.In this PhD work, the photo-reactive process at the heart of the study was the photo-electrochemical cell. More complex than the simple photoreactor, with a photo-anode and a (photo)cathode, the photo-electrochemical cell spatially dissociates the oxidation and reduction steps. Based both on the existing literature (mainly in the field of electrochemistry) and by deploying the tools developed by the research team on radiative transfer and thermokinetic coupling formulation, it was possible to establish performance indicators of photo-electrochemical cells.In parallel to the establishment of this model, an experimental approach was undertaken based first on a commercial Grätzel-type cell (DS-PEC) indicating the general trends of such photon energy converters with in particular a drop in energy efficiency as a function of the incident photon flux density. A modular experimental device (Minucell) has also been developed and validated in order to characterize photo-anodes of different compositions such as chromophore impregnated TiO2 electrodes for operation in Grätzel cells or Fe2O3 hematite electrodes (SC-PEC) where the semiconductor plays both the functions of photon absorption and charge carrier conduction. Above all, the Minucell device allowed to test, characterize and model the behavior of a bio-inspired photo-electrochemical cell for H2 production using at the photo-anode a Ru-RuCat molecular catalyst (developed by ICMMO Orsay/CEA Saclay) and at the cathode a CoTAA catalyst (developed by LCEMCA Brest). Minucell was used to characterize each constituent element of a photo-electrochemical cell and then the cell as a whole confirming the trends and observations obtained on energy efficiencies.This preliminary work opens up a wide range of research prospects, lays common ground between electrochemistry and photo-reactive systems engineering, and provides insights into the design and kinetic and energy optimization of photo-electrochemical cells for the production of hydrogen and solar fuels

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Bersweiler, Antoine. "Les peroxydases à thiol, relais dans la signalisation cellulaire redox associée au peroxyde d’hydrogène : mécanismes moléculaires responsables de la spécificité de l’activation du facteur de transcription Yap1 chez Saccharomyces cerevisiae." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0270/document.

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Abstract:

Les peroxydases à thiol jouent un rôle central dans la physiologie du peroxyde d’hydrogène (H2O2), un oxydant possédant une fonction de messager cellulaire. Ces enzymes catalysent la réduction de H2O2 par réaction avec une Cys catalytique, ce qui leur confère la capacité de jouer le rôle de détecteur et relais du message redox. Chez Saccharomyces cerevisiae, l’activation H2O2-dépendante du facteur de transcription Yap1, un régulateur clef de la réponse au stress oxydant, dépend de la formation de ponts disulfure intramoléculaires catalysés par la peroxydase à thiol Orp1, via la réaction de l’intermédiaire acide sulfénique avec une Cys de Yap1 pour former un complexe disulfure mixte. L’étude des mécanismes à l’origine de la spécificité de la réaction entre Orp1 et Yap1, et du rôle de la protéine Ybp1 comme partenaire essentiel de l’activation de Yap1, constitue la question centrale de ce travail. Nos résultats montrent que Ybp1 permet de recruter Yap1 et Orp1 au sein d’un complexe ternaire au sein duquel (i) la cinétique de la réaction entre les deux partenaires est fortement activée, et (ii) la compétition avec la formation d’un pont disulfure intramoléculaire dans Orp1 est inhibée. La spécificité de l’activation de Yap1 par H2O2 repose donc sur des mécanismes qui combinent à la fois la réactivité chimique intrinsèque de l’acide sulfénique, et la reconnaissance moléculaire entre Yap1, Orp1 et Ybp1 qui jouerait un rôle de protéine « de charpente ». Ces principes, assurant une activation rapide et spécifique des défenses antioxydantes de la levure Saccharomyces cerevisiae, pourraient s’appliquer à d’autres voies de signalisation dépendantes des peroxydases à thiol
Thiol-peroxidases play a central role in the physiology of hydrogen peroxide, an oxidant which can act as a cellular messenger. They catalyze H2O2 reduction by the very efficient reaction of a catalytic Cys residue, responsible for their ability to act as an H2O2 sensor and relay. In Saccharomyces cerevisiae, the H2O2-activation of the transcription factor Yap1, a key regulator of oxidative stress response, depends on the formation of intramolecular disulfide bonds catalyzed by the thiol peroxidase Orp1, through the reaction of the sulfenic acid intermediate with a Cys of Yap1 to form a mixed disulfide complex. Due to the high reactivity of the sulfenic acid species, several reactions can compete with Yap1. The study of the mechanisms underlying the specificity of the reaction between Orp1 and Yap1, and of the role of the Ybp1 protein as an essential partner of Yap1 activation, is the central question of this work. Our results show that Ybp1 can recruit Yap1 and Orp1 within a ternary complex that allows (i) strong activation of the reaction between the two partners and (ii) inhibition of the competition raised by the formation of an intramolecular disulfide bond within Orp1. The specificity of the activation of Yap1 by H2O2 therefore relies on mechanisms that combine intrinsic chemical reactivity of the sulfenic acid species and molecular recognition between Yap1, Orp1 and Ybp1, which would act as a scaffold. These principles, which afford rapid and specific activation of antioxidant defenses in Saccharomyces cerevisiae, could apply to other redox signaling pathways dependent on thiol peroxidase as a H2O2 sensor

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Gueret, Robin. "Systèmes moléculaires pour la production d'hydrogène photo-induite dans l'eau associant des catalyseurs de cobalt à un photosensibilisateur de ruthénium ou un colorant organique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAV074/document.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse sont centrés sur le développement de systèmes moléculaires en solution homogène pour la production photocatalytique de dihydrogène dans l'eau utilisant des catalyseurs de cobalt à ligands pentadentate tétrapyridinique ou tétra- et pentaaza macrocycliques. Associés au photosensibilisateur et à l’ascorbate comme donneur d’électron sacrificiel, les complexes à ligands macrocycliques présentent d’excellentes performances pour la production d’H2, bien supérieures à celles des complexes à ligands polypyridiniques en termes d’efficacité et de stabilité, en raison de la grande stabilité de leur état réduit «Co(I)». Enfin, [Ru(bpy)3]2+ a pu être substitué par un colorant organique très robuste du type triazatriangulénium conduisant à un système photocatalytique encore plus performant. Ces résultats démontrent que les colorants organiques sont une alternative viable aux photosensibilisateurs à base de métaux nobles, même en milieu aqueux acide
The work of this manuscript is focused on the design of molecular systems in homogeneous solution for photocatalytic production of molecular hydrogen in water using cobalt catalysts with pentadentate tetrapyridinic and tetra- and pentaza macrocyclic ligands. In association with [Ru(bpy)3]2+ as photosensitizer and sodium ascorbate as sacrificial electron donor, the macrocycle based catalysts display high performances for H2 production, far exceeding those of the polypyridine based catalysts, both in terms of activity and stability, because of the stability of their reduced state «Co(I)». Finally, [Ru(bpy)3]2+ was successfully substituted with a robust organic dye belonging to the triazatriangulenium family, leading to an even more efficient photocatalytic system. These results demonstrate well that organic dyes are a truly efficient alternative to noble metal based photosensitizers, even in acidic aqueous medium

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Bouguéon, Guillaume. "Formulation de nanosystèmes biocompatibles pour l’ingénierie tissulaire par impression 3D (bioprinting)." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0006.

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Abstract:

La bioimpression 3D est une branche de l’ingénierie tissulaire actuellement en plein essor, cherchant à reproduire avec fidélité la microarchitecture complexe de tissus et organes. Malgré un large éventail de biomatériaux utilisés dans la formulation de bioencres, il s’avère essentiel de trouver une alternative aux biomatériaux naturels et synthétiques classiquement utilisés, permettant de mimer la matrice extracellulaire et de présenter des capacités d’impression de façon conjointe.Le présent travail met en avant, pour la première fois, les capacités de la molécule bioinspirée de type nucléolipide diC16dT à permettre la formulation d’une encre de bioimpression par extrusion. L’encre, formulée dans du milieu de culture cellulaire présentait des propriétés rhéologiques lui permettant d’être imprimée de façon continue. Il a également été possible d’y incorporer des fibroblastes gingivaux tout en maintenant leur viabilité cellulaire au sein des bioconstructions. Cette encre offre également plusieurs possibilités d’adaptation, notamment en terme de concentration en diC16dT et de milieux de culture en vue de répondre aux exigences d’autres types cellulaires. Enfin, des travaux préliminaires ont permis l’incorporation de liposomes dans la formulation de l’encre sans affecter ses capacités d’impression. Ceci permettra d’envisager la délivrance de substances actives ou d’éléments nutritifs au sein des bioimpressions, fonctionnalité des liposomes qui, à notre connaissance n’avait jamais été mise en valeur auparavant
3D bioprinting is an emerging field of tissue engineering, that aims at faithfully reproducing the complex microarchitecture of tissues and organs. Despite a wide range of biomaterials used in bioink formulation, it is essential to find an alternative to the natural and synthetic biomaterials conventionally used, mimicking extracellular matrix and presenting printing capabilities jointly.The present work demonstrated for the first time, the ability of the bioinspired nucleolipid molecule diC16dT to formulate an extrusion bioprinting ink. The ink formulated in cell culture medium showed rheological properties allowing its continuous printability. It was also possible to incorporate gingival fibroblasts while maintaining the cell viability within bioconstructions. This ink also offered several adaptation possibilities, especially in terms of diC16dT concentration and cell culture medium to meet other cellular types requirements. Finally, the preliminary work showed the feasibility of the incorporation of liposomes into the ink formulation without affecting its printing capabilities. Thus, it would possible to further consider the delivery of active substances or nutrients within the bioconstructions. This application has to the best of our knowledge not been developed yet for liposomes

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Chalard, Anaïs. "Gélifiants supramoléculaires : synthèse, auto-assemblage, biocompatibilité et application pour la culture de cellules neuronales." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30035.

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Abstract:

La réparation de lésions cérébrales reste de nos jours un grand challenge de l'ingénierie tissulaire. De même, l'établissement de modèles in vitro représentatifs du tissu cérébral est un sujet qu'il reste à explorer, surtout du point de vue des biomatériaux à utiliser pour soutenir la croissance cellulaire. Ce travail consiste donc au développement d'un biomatériau de type hydrogel adapté à la survie et la croissance de cellules souches neurales humaines. Les gels de type (supra)moléculaires, qui ont la particularité de se former par auto-assemblage, pourraient présenter de nombreux avantages pour ce type d'application. En effet, ils possèdent entre autres des propriétés mécaniques, une biodisponibilité et une structuration aux échelles micro et nanométriques originale qui font de ces gels des supports intéressants pour la culture de neurones. Une famille de gélifiants supramoléculaires a donc été synthétisée, caractérisée et étudiée en tant que support de culture cellulaire. Ces gélifiants sont de type alkylgalactonamide, c'est-à-dire dérivés d'un sucre - le galactose - et d'une chaîne grasse de type alkyle. Ils forment des hydrogels par refroidissement jusqu'à température ambiante d'une solution de gélifiant préalablement portée à haute température. Le refroidissement entraîne la formation de fibres micrométriques par auto-assemblage des molécules. Il a été établi qu'un contrôle précis du refroidissement lors de leur préparation permettait l'obtention d'hydrogels plus homogènes, plus résistants, qui sont compatibles avec les conditions de culture cellulaire et avec des fibres plus longues. Ces hydrogels se sont révélés être biocompatibles, avec une survie et une croissance en trois dimensions des cellules souches neurales humaines en leur sein. Ces dernières développent de longs neurites et expriment des marqueurs de la différentiation neuronale (ß3-tubuline) ou gliale (GFAP), notamment sur l'un des hydrogels. Le dernier aspect de ce travail a consisté à l'utilisation de nouvelles techniques de structuration en 3D des matériaux afin de construire avec ces hydrogels des supports centimétriques avec une forme bien définie. Une technique de filage en voie humide basée sur l'échange de solvants (wet spinning) a alors été mise au point permettant d'extruder l'hydrogel de façon contrôlée et directement à température ambiante. Elle permet d'obtenir de fins filaments de gel très réguliers soutenus par des fibres nanométriques de largeur monodispersée. Des essais ont également été effectués pour appliquer cette technique à l'impression 3D. Au final, ce projet démontre que certains gels moléculaires peuvent présenter des propriétés particulièrement adaptées pour l'ingénierie tissulaire notamment avec des cellules souches neurales et ouvrent également des perspectives dans le domaine de la mise en forme de ces matériaux délicats
Nowadays, repairing brain lesions is still one of the main challenges of tissue engineering. Meanwhile, work still has to be done for the creation of representative in vitro brain tissue models, especially when it comes to the biomaterials used to support cell growth. This present work consists in the development of a hydrogel as a biomaterial for the survival and growth of human neural stem cells. These (supra)molecular gels, the property of which is to form by self-assembly, may present many advantages for this kind of application. Indeed, their mechanical properties, their bioavailability and their microstructure - among others - make them interesting candidates for neuron culture. One family of supramolecular gelators have thus been synthesized, characterized and tested as cell culture scaffolds. Those gelators are alkylgalactonamides, which means they are derived from a sugar - the galactose - and an alkyl fatty chain. They form hydrogels by cooling down to room temperature after a first dissolution at high temperature. The cooling provokes the self-assembly of the molecules resulting in the formation of the fibers. During their preparation, it has been found that a controlled cooling rate enabled the formation of more homogeneous and more stable hydrogels that are compatible with cell culture conditions and with longer fibers. These hydrogels have shown a good biocompatibility as well as a good cell survival and a three-dimensional growth of human neural stem cells. The latter grew long neurites and expressed markers of neuronal (ß3-tubulin) and glial differentiation (GFAP), especially on one of the hydrogels. The last part of this work was to use new 3D material structuring techniques in order to further construct well-defined centimetric scaffolds with these hydrogels. A technique of wet spinning based on solvent exchange was developed and enabled the direct and controlled extrusion of the hydrogel at room temperature. Thin and regular hydrogel filaments composed of monodisperse nanometric fibers can thus be obtained. Trials have also been done to apply this method to 3D printing. In the end, this project shows that some molecular gels can display properties particularly adapted for tissue engineering, especially with neural stem cells, and it also opens perspectives for the shaping of these delicate materials

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Okonkwo, Onyinye. "Enhancement of thermophilic dark fermentative hydrogen production and the use of molecular biology methods for bioprocess monitoring." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC2041.

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Abstract:

Le but de cette thèse était d'améliorer la production thermophile d'hydrogène noir fermenté en utilisant des stratégies microbiennes (bioaugmentation et co-cultures synthétiques) et en améliorant la compréhension de la dynamique de la communauté microbienne, particulièrement dans des conditions de stress telles que des températures fluctuantes et des concentrations élevées du substrat. Afin d'étudier les effets des fluctuations soudaines et à court terme de la température, des cultures de lots incubées initialement à 55 °C (témoin) ont été soumises à des variations de température vers le bas (de 55 °C à 35 °C ou 45 °C) ou vers le haut (de 55 °C à 65 °C ou 75 °C) pendant 48 heures, puis à nouveau incubées à 55 °C pendant deux cycles consécutifs. Les résultats ont montré que des fluctuations soudaines et temporelles de la température à la hausse et à la baisse avaient un impact direct sur le rendement en hydrogène ainsi que sur la structure de la communauté microbienne. Afin d'améliorer la stabilité de la production d'hydrogène pendant les fluctuations de température et d'accélérer la récupération, le consortium microbien mixte subissant une période de fluctuation de température à la baisse ou à la hausse a été complété par une culture de mélange synthétique contenant des producteurs d'hydrogène bien connus. L'introduction de nouvelles espèces au consortium naturel a considérablement amélioré la production d'hydrogène tant pendant les variations qu'après celles-ci. Cependant, lorsque la bioaugmentation a été appliquée pendant la fluctuation de température, les micro-organismes utilisés pour l'augmentation ont été exposés à un stress thermique, ce qui a augmenté la capacité de production d'hydrogène. Cette étude a également étudié la dynamique entre les cultures pures et les co-cultures de producteurs d'hydrogène hautement spécialisés, Caldicellulosiruptor saccharolyticus et Thermotoga neapolitana. Le rendement en hydrogène le plus élevé (2,8 ± 0,1 mol H2 mol-1 glucose) a été obtenu avec une co-culture synthétique constituée de Caldicellulosiruptor saccharolyticus et Thermotoga neapolitana, qui a entraîné une augmentation de 3,3 ou 12% du rendement en hydrogène par rapport aux cultures pures respectivement de C. saccharolyticus et T. neapolitana. En outre, une méthode quantitative basée sur l'amplification en chaîne par polymérase (qPCR) a été mise au point pour surveiller la croissance et l'apport de T. neapolitana dans les co-cultures synthétiques. Avec cette méthode, il a été vérifié que T. neapolitana était un membre actif de la co-culture synthétique. L’effet de différentes concentrations de glucose alimentaire (de 5,6 à 111,0 mmol L-1) sur la production d'hydrogène a été étudié avec et sans augmentation de la culture avec T. neapolitana. Par rapport au témoin (sans T. neapolitana), la culture bioaugmentée a donné des rendements en hydrogène plus élevés dans presque toutes les concentrations étudiées, même si le rendement en hydrogène a diminué la concentration de glucose alimentaire a augmenté. La présence de T. neapolitana a également eu un impact significatif sur la distribution des métabolites par rapport au contrôle. En résumé, cette étude a montré que la production thermophile d'hydrogène foncé fermenté peut être améliorée en utilisant des co-cultures synthétiques ou la bioaugmentation. Le rendement en hydrogène le plus élevé dans cette étude a été obtenu avec la co-culture synthétique, bien qu'il faille considérer que les conditions d'incubation diffèrent de celles utilisées pour les cultures mixtes dans cette étude. L'utilisation de méthodes moléculaires telles que le qPCR et le séquençage à haut débit a également aidé à comprendre le rôle de certaines espèces dans les consortiums microbiens et a amélioré la compréhension de la dynamique des communautés microbiennes en situation de stress
The aim of this thesis was to enhance thermophilic dark fermentative hydrogen production by using microbial strategies (bioaugmentation and synthetic co-cultures) and by increasing the understanding on the microbial community dynamics especially during stress conditions such as fluctuating temperatures and elevated substrate concentrations. To study the effects of sudden short-term temperature fluctuations, batch cultures initially incubated at 55°C (control) were subjected to downward (from 55°C to 35°C or 45°C) or upward (from 55°C to 65°C or 75°C) temperature shifts for 48 hours after which they were incubated again at 55°C for two consecutive batch cycles. The results showed that sudden, temporal upward and downward temperature fluctuations had a direct impact on the hydrogen yield as well as the microbial community structure. Cultures exposed to downward temperature fluctuation recovered more rapidly enabling almost similar hydrogen yield (92-96%) as the control culture kept at 55 °C. On the contrary, upward temperature shifts from 55 to 65 or 75 °C had more significant negative effect on dark fermentative hydrogen production as the yield remained significantly lower (54-79%) for the exposed cultures compared to the control culture. To improve the stability of hydrogen production during temperature fluctuations and to speed up the recovery, mixed microbial consortium undergoing a period of either downward or upward temperature fluctuation was augmented with a synthetic mix culture containing well-known hydrogen producers. The addition of new species into the native consortium significantly improved hydrogen production both during and after the fluctuations. However, when the bioaugmentation was applied during the temperature fluctuation, hydrogen production was enhanced. This study also investigated the dynamics between pure cultures and co-cultures of highly specialized hydrogen producers, Caldicellulosiruptor saccharolyticus and Thermotoga neapolitana. The highest hydrogen yield (2.8 ± 0.1 mol H2 mol-1 glucose) was obtained with a synthetic co-culture which resulted in a 3.3 or 12% increase in hydrogen yield when compared to pure cultures of C. saccharolyticus or T. neapolitana, respectively. Furthermore, quantitative polymerase chain reaction (qPCR) based method for monitoring the growth and contribution of T. neapolitana in synthetic co-cultures was developed. With this method, it was verified that T. neapolitana was an active member of the synthetic co-culture. The effect of different feed glucose concentrations (from 5.6 to 111.0 mmol L-1) on hydrogen production was investigated with and without augmenting the culture with T. neapolitana. Compared to the control (without T. neapolitana), bioaugmentated culture resulted in higher hydrogen yields in almost all the concentrations studied even though hydrogen yield decreased the feed glucose concentration was increased. The presence of T. neapolitana also had a significant impact on the metabolite distribution when compared to the control.In summary, this study showed that thermophilic dark fermentative hydrogen production can be enhanced by using synthetic co-cultures or bioaugmentation. The highest hydrogen yield in this study was obtained with the synthetic co-culture, although it should be considered that the incubation conditions differed from those used for the mixed cultures in this study. The use of molecular methods such as qPCR and high-throughput sequencing also helped to understand the role of certain species in the microbial consortia and improved the understanding of the microbial community dynamics during stress conditions

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Petuya-Poublan, Rémi. "Contribution à la description théorique de la dynamique des processus élémentaires hétérogènes : collisions de l'azote moléculaire et de l'hydrogène atomique avec des surfaces de tungstène." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0134/document.

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Abstract:

Les processus élémentaires hétérogènes à l’interface gaz-solide présentent un intérêt fondamental dans de nombreux domaines tels que la catalyse hétérogène, la chimie atmosphérique et des milieux interstellaires, la rentrée atmosphérique de véhicules spatiaux ou encore la description des interactions plama-paroi. Cette thèse a pour objet l’étude de la dynamique des processus de collision non réactive de l’azote N2 sur une surface de tungstène W(100) et des processus de recombinaison moléculaire de l’hydrogène H2 sur des surfaces de tungstène W(100) et W(110). Leur dynamique quasi classique est simulée au moyen de surfaces d’énergie potentielle préalablement construites à partir de calculs de théorie de la fonctionnelle de la densité. Un potentiel multi-adsorbats est notamment développé pour tenir compte du taux de couverture de surface afin d’étudier la compétition entre la recombinaison directe, de type Eley-Rideal et la recombinaison par « atomes chauds » après diffusion hyperthermique d’un atome sur la surface
Heterogeneous elementary processes at the gas-solid interface are ofgreat interest in many domains such as heterogeneous catalysis, atmospheric and interstellar media chemistry, spacecraft atmospheric re-entry and plasma-wall interactions description. This thesis focus on the dynamics of nitrogen, N2, non reactive scattering on a tungsten W(100) surface and hydrogen, H2, recombination processes on tungsten surfaces W(100) and W(110). The quasiclassical dynamics of these processes is simulated using potential energy surfaces based on density functional theory calculations. In particular, a multi-adsorbate potential is developed to include surface coverage in the dynamics simulation in order to scrutinize the interplay between both direct abstraction, the so-called Eley-Rideal recombination,and the Hot-Atom recombination process after hyperthermal diffusion on the surface

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Ben, Messaoud Ghazi. "Structuration et contrôle de l’architecture de capsules à coeur liquide à base d’hydrogel d’alginate par association de biopolymères." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0327/document.

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Abstract:

Cette thèse a pour objectif d’étudier les propriétés physico-chimiques de capsules à cœur liquide à base d'hydrogel d'alginate et de contrôler leur perméabilité et propriétés mécaniques par ajout des biopolymères. Ces capsules sont préparées par un procédé de sphérification inverse par extrusion goutte à goutte d’une solution de chlorure de calcium dans un bain à base d’alginate. Dans un premier travail, l’influence des polymères utilisés pour contrôler la viscosité du cœur liquide lors de la préparation des capsules sur la perméabilité et la stabilité mécanique a été étudiée. Les propriétés mécaniques des capsules ont été corrélées avec les propriétés viscoélastiques d’hydrogels d’alginate caractérisés par rhéologie oscillatoire aux faibles amplitudes. Un second travail, a consisté à élaborer des capsules composites avec une membrane de caséinate de sodium/alginate qui présentent une meilleure stabilité et une libération pH-dépendante d’un colorant utilisé comme molécule modèle. Comme perspective a cette étude, des hydrogels sphériques à base d’alginate et de caséinate de sodium, avec différentes architecture ont été développés et leur efficacité a été testée sur trois colorants. Enfin, l’influence de l’incorporation de la gomme laque dans la membrane ou comme revêtement externe a permis de mettre en évidence une amélioration des propriétés barrières vis-à-vis de molécules de faible masse moléculaire (riboflavine dans ce cas). Les capsules à base d’alginate ont un large spectre d’utilisation allant de la cuisine moléculaire à la biotechnologie ce qui nécessite une meilleure compréhension et contrôle de leurs propriétés physicochimiques en fonction de l’application visée
The aim of this thesis is to study the physicochemical properties of alginate liquid-core capsules and to control their permeability and mechanical properties by biopolymers blending. These millimeter-scale size capsules are prepared by a reverse spherification process by dripping a solution of calcium chloride into an alginate gelling bath. In a first work, the influence of polymers used to control capsule liquid-core viscosity (thickening agent) during capsules preparation on permeability and mechanical stability of the alginate membrane was investigated. The mechanical properties of capsules were correlated with viscoelastic properties of plane alginate hydrogels characterized by small amplitude oscillatory shear rheology. In a second work, composite capsules with a membrane of sodium caseinate / alginate were developed and showed improved stability and pH-dependent release of a dye used as a model molecule. As a perspective, composite alginate/sodium caseinate microspheres with different architectures were developed and their effectiveness was tested against three anionic dyes. This type of system has applications in the removal of dyes from industrial wastewater by an adsorption mechanism. Finally, the influence of shellac incorporation in alginate membrane or as an external coating layer resulted in enhanced physicochemical properties and decreased membrane permeability against low molecular weight molecules (riboflavin in this case). Alginate capsules have a wide range of applications ranging from molecular gastronomy to biotechnology which requires a better understanding and control of their physicochemical properties according to the target application

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Daoud, Attieh Mira. "Enzymatically initiated synthesis of biomimetic receptors based on molecularly imprinted polymers by free radical polymerization." Thesis, Compiègne, 2016. http://www.theses.fr/2016COMP2266/document.

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Abstract:

Depuis de nombreuses années, l’utilisation d’enzyme pour la synthèse de polymères naturels ou synthétiques a largement été développée en tant que procédé alternatif plus vert et plus respectueux de l’environnement. En effet, comparée aux méthodes conventionnelles de synthèse, les enzymes offrent une sélectivité élevée, une capacité à réagir dans des conditions de réaction douces, ainsi que la possibilité de recyclage du biocatalyseur. D’autre part, les polymères à empreintes moléculaires (MIPs) sont des matériaux synthétiques avec des propriétés de reconnaissance moléculaire spécifique envers une molécule cible. Récemment, les MIPs ont été utilisés dans les applications environnementales et biomédicales de part leur propriétés de reconnaissance moléculaire, leur spécificité et sélectivité. Cependant, leur application reste limitée en raison de leur faible biocompatibilité et de la présence de résidu de polymérisation potentiellement nocif. Ce travail de thèse a pour objectif de proposer une méthode alternative pour la synthèse de MIPs basée sur le concept de chimie verte. La peroxydase de raifort (HRP) est utilisée pour initier la co-polymérisation en milieux aqueux de monomères fonctionnels méthacrylates et d’agents réticulants en catalysant la génération des radicaux libres. Différents hydrogels ont été synthétisés et caractérisés, en particulier une cytotoxicité plus faible a été obtenue comparée à celle des polymères synthétisés traditionnellement. La synthèse a été optimisée afin de pouvoir contrôler la taille des particules et le rendement de polymérisation. Des MIPs sous forme de nanoparticules ont été préparés en milieu aqueux pour plusieurs molécules de faible poids moléculaire ainsi que pour des protéines par polymérisation radicalaire libre initiée par HRP. L’effet de la méthode d’initiation a été évalué en comparant les propriétés de ces MIPs à ceux préparées par les méthodes traditionnellement. L’immobilisation de l’HRP a été aussi effectuée pour synthétiser des hydrogels et des MIPs. L’enzyme immobilisée a pu être réutilisée pour synthétiser des MIPs avec les mêmes performances en termes de morphologie, rendement, spécificité et sélectivité. Ces nouveaux matériaux offrent de nombreuses perspectives pour des applications environnementales et biomédicales
Enzyme-catalyzed synthesis of natural and synthetic polymers has been developed since several decades, as an eco-friendly process. Compared to the conventional methods, enzymes offer high selectivity, ability to operate under mild conditions and to recycle the catalyst. On the other hand, molecularly imprinted polymers (MIPs) are synthetic materials with specific recognition properties for target molecules. They have recently attracted increasing attention in environmental and newly in biomedical applications for their specificity and selectivity. However, concerns about MIP toxicity for human and environment safety are of great importance. Herein, carrying forward the concept of green chemistry, an enzyme-mediated synthesis approach is described to prepare molecularly imprinted nanoparticles (MIP-NPs) in aqueous media. Horseradish peroxidase (HRP) is used to initiate the polymerization of methacrylate-based monomers and cross-linkers by catalyzing the generation of free radicals. Different hydrogels are synthesized and characterized. “Greener” hydrogels are obtained with lower cytotoxicity than that of polymers synthesized by traditional way. The hydrogels synthesis is optimized in order to control the particles sizes and polymerization yields. Moreover, water-compatible MIP nanoparticles for the recognition of different small molecules and proteins are prepared in aqueous media by HRP-initiated free radical polymerization and compared to MIPs prepared by the thermal or photopolymerization methods. HRP immobilization is also performed for hydrogels synthesis as well as MIP preparation. The reusability of immobilized enzyme is investigated for the preparation of several MIP batches with the same morphology, yield as well as good specificity and selectivity. We believe that this new synthesis method for MIPs will provide new opportunities to enlarge the use of molecular imprinting technology in biomedical and environmental applications

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Clauzier, Stéphanie. "Etude de la solubilité de l’hydrogène dans des liquides confinés." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10285/document.

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Abstract:

L’adsorption des gaz dans les solides micro/mésoporeux et la solubilisation des gazdans les liquides sont des phénomènes physiques très bien connus. En revanche, lasolubilisation des gaz dans un liquide confiné à l’intérieur d’un solide (système hybride) estun domaine très peu étudié, malgré des applications importantes, notamment dans l’extractiondu pétrole, les ciments ou encore les réacteurs catalytiques triphasiques. Nous avons montréexpérimentalement que la solubilité du CO2 et H2 augmente quand la taille de pores du solideest de l’ordre du nanomètre. Un des objectifs de cette thèse était d’optimiser le couple solidesolvant(système hybride) et les conditions de température et de pression pour augmenter lestockage de H2 pour les applications de stockages. Dans le système Aérogel/éthanol à 50 barset 0°C, la solubilité de H2 est 8,5 fois supérieure à la solubilité mesurée dans le liquide seul,représentant une masse de 6,2g d’hydrogène stocké par kg de solide. Le second objectif étaitde comprendre les paramètres clefs de ce phénomène apparent de « sursolubilité » dans lessystèmes hybrides. En comparant différents solides poreux (zeolithes, MOF, MCM, silice),nous avons montré le rôle majeur des propriétés d’interfaces. Les phénomènes desolubilisation ont été modélisés à l’échelle moléculaire par GCMC et validéesexpérimentalement. Il apparait que le mécanisme de sursolubilisation provient d’unestructuration en couche des molécules de solvants en interactions avec les parois dumésopore
The adsorption of gases in micro/mesoporous materials and solubility of gases inliquids are physical phenomena well known. On the other hand, solubility of gases in liquidsconfined inside a solid (hybrid system) has not been entensively studied, despite the importantapplications such systems can have in the areas of oil extraction, cement and triphasiccatalytic reactors. We have shown experimentally that the solubility of CO2 and H2 increaseswhen the size of the pores of the solid is in the nanometer range. One of the objectives of thisthesis was to optimize the couple a solid and a solvent into a hybrid system and the conditionsin which to increase the H2 storage capacity. In an aerogel/ethanol hydrid system at 50 barand 0 ° C, the solubility of H2 is 8.5 times greater than the solubility measured in the singleliquid, representing a mass of 6.2 g of hydrogen stored per kg of solid. The second objectivewas to understand this apparent phenomenon of oversolubility and the key parameters in thehybrid systems. By comparing different porous solids (zeolites, MOFs, MCM-41 and silica),we have shown the major role of the properties of interfaces. The phenomena of solubilsationwas modelled by GCMC and experimentally validated. It appears that the mechanism ofoversolubilisation comes from structuring the solvent molecules in interactions with the wallsof the mesopore layered

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Marcoux, Julien. "ANALYSE STRUCTURALE ET FONCTIONNELLE DE LA NADPH OXYDASE DES NEUTROPHILES : UTILISATION DE LA SPECTROMETRIE DE MASSE POUR CARACTERISER LES CHANGEMENTS CONFORMATIONNELS DE p47phox LORS DE SON ACTIVATION." Phd thesis, Université de Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00908534.

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Abstract:

La NADPH oxydase (NOX) est un complexe multienzymatique responsable de la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) que l'on retrouve dans un grand nombre de types cellulaires. La NOX des neutrophiles est composée de deux protéines transmembranaires (gp91phox et p22phox), qui constituent le site catalytique, et de trois facteurs cytosoliques (p47phox, p67phox et p40phox). Lors de son activation, p47phox subit des changements conformationnels que nous tâchons de définir, afin de mieux comprendre la régulation de ce complexe impliqué dans un grand nombre de pathologies. Dans les neutrophiles, les ROS sont responsables de la destruction de pathogènes phagocytés. Il paraît donc primordial de bien comprendre les bases moléculaires du mécanisme d'activation de la NOX pour envisager sa régulation future. Au cours de ce travail, des changements conformationnels ont été identifiés sur p47phox par protéolyse ménagée et échange H/D couplés à la spectrométrie de masse (DXMS). Le relargage de l'AIR, entraînant une meilleure accessibilité du site d'interaction avec p22phox, a été confirmé et caractérisé d'un point de vue structural et fonctionnel sur protéine entière. De plus, une surface inédite contrôlant l'état autoinhibé a été mise en évidence. La mutagénèse dirigée au sein de cette surface a permis de confirmer cette hypothèse en identifiant deux résidus clés (R162 et D166) responsables de cette autoinhibition et donc susceptibles d'être de futurs candidats de cibles thérapeutiques. Les propriétés d'interactions relatives des divers mutants avec GST-p22phoxCter et des liposomes ont été testées par BiacoreTM et cosédimentation, respectivement. L'identification de ces résidus a permis de mieux comprendre le mécanisme d'activation de p47phox, et notamment comment le démasquage de l'AIR phosphorylée entraîne celui du domaine PX. Enfin, une étude méthodologique a montré que la plasmepsine 2 de P. falciparum était un nouvel outil susceptible d'améliorer la résolution du DXMS.

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Ovsyannikov, Alexander. "Coordination and H-bonded networks based on thiacalix(4)arene derivatives." Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAF055.

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Abstract:

Dans ce travail, l’approche de la tectonique moléculaire, basée à la fois sur la reconnaissance moléculaire et le processus itératif d’auto-assemblage à l’état cristallin, a été utilisée pour la formation de réseaux moléculaires de coordination, ainsi que de réseaux moléculaires à base de liaisons hydrogène. La synthèse de nouveaux tectons à base de dérivés de TCA (p-tert-butylthiacalix[4]arene et p-H-thiacalix[4]arene) offrant des groupements coordinants de type pyridine (avec différentes positions de l’azote sur les noyaux pyridiniques) et de dérivés de TMTCA (tetramercaptothiacalix[4]arene) portant aussi des groupement de type pyridine (avec différentes positions de l’azote sur les noyaux pyridiniques) mais aussi cyano, carboxylates, pyrazole et imidazole a été mise au point. Tous les tectons adoptent la conformation 1,3-alternée, permettant l'obtention de réseaux moléculaire de dimensionalité élevée. Les composés obtenus ont été caractérisés à la fois en solution et à l'état cristallin. Leur aptitude à former des réseaux de coordination en présence de métaux de transition (tels que Ag(I), Hg(II), Cd(II), Cu(II), Co(II), Fe(II)) a été explorée. La possibilité de formation de réseaux à base de liaison hydrogènes a été également testée en utilisant le carboxylate-bisamidinium type de reconnaissance. Beaucoup de nouveaux polymères de coordinations possédant diverses dimensionnalités, en particulier, 3D de type diamant, et certaines réseaux à base de liaisons hydrogènes ont été obtenus. La différence de la connectivité entre TCA et TMTCA vis-à-vis des cations métalliques a été étudiée et discutée
In this work, the molecular tectonic strategy, based on the molecular recognition together with the iterative self-assembly process in the crystalline phase, has been used for the formation of molecular networks (coordination polymer and H-bonded networks). The synthesis of new tectons based on the TCA derivatives (p-tert-butylthiacalix[4]arene et p-H-thiacalix[4]arene) offering pyridyl binding sites with different position of N atom in the rings, as well as the TMTCA derivatives (tetramercaptothiacalix[4]arene) bearing pyridyl (also with different position of N atom in the rings), cyano, carboxylate, pyrazolyl, imidazolyl coordinating groups has been achieved. All tectons were fixed in 1,3-alternate conformation, allowing the formation of high dimensionality networks. The structures of obtained tectons were characterized in solution, as well as in the solid state. The propensity of these tectons to form coordination polymers upon the combination with different transition metal cations such as Ag(I), Hg(II), Cd(II), Cu(II), Co(II), Fe(II) has been expoled. The possibility to form the H-bonded networks has also been investigated using the carboxylate-bisamidinium type of recognition pair. New coordination polymers possessing different dimensionalities (especially 3D diamond like) and some H-bonded networks have been obtained. The differences in the connectivity of TCA and TMTCA towards the metal cations have been studied and discussed

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Sun, Yuemei. "Simulation de réactions chimiques en catalyse hétérogène : l'hydrogène sur la surface (111) du palladium." Thesis, Lyon, École normale supérieure, 2014. http://www.theses.fr/2014ENSL0923.

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Abstract:

Dans ce travail, nous avons étudié l’adsorption dissociative de l’hydrogène sur Pd(111) ainsi que la diffusion d’un atome de l’hydrogène sur ce même surface. A l’aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité, nous avons mené une étude systématique de l’effet du recouvrement en surface sur l’énergétique de la dissociation de H2 sur une surface de Pd(111) couverte par des atomes de l’hydrogène. Un résultat surprenant que nous avons trouvé est que les atomes adsorbés ont non seulement un effet de poison mais peuvent aussi promouvoir la dissociation de H2 s’ils sont adsorbés sur des sites loin de la molécule d’hydrogène qui dissocie. En ce qui concerne la diffusion d’un atome d’ hydrogène sur Pd(111), nous avons déterminé le coefficient de diffusion par des simulations de dynamique moléculaire en utilisant la formule d’Einstein à différente température de la surface, Ts=500K, 300K and 250K. Une méthode de la dynamique moléculaire accélérée a été développée afin d’étudier la diffusion à bases températures. Dans notre approche, l’accélération se fait moyennant l’augmentation de l’énergie cinétique de l’atome qui diffuse suivant une distribution Maxwell-Boltzmann qui correspond à une température plus élevée et la correction de l’échelle de temps d’une façon consistante. Pour tester la validité de notre approche, nous avons effectué des simulations pour la diffusion d’un atome d’hydrogène sur Pd(111) à Ts=300K and Ts=100K. Les résultats obtenus par la méthode accélérée est en bon accord avec ceux de la simulation standard. Par la méthode accélérée, l’échelle de temps peut être étendu à l’ordre de micro-secondes
In this thesis, we studied dissociative adsorption of hydrogen on Pd(111) with particular attention paid to the surface coverage effect and the diffusion of a hydrogen adatom on Pd(111). With the help of DFT calculations, we carried out a systematic investigation of the effect of H-adatoms on the dissociation energetics of H2 on H-covered Pd(111) surfaces at various coverages. A quite surprising finding is that the H-adatoms do not only have a poisoning effect but can also promote H2 dissociation when they are adsorbed on sites which are sufficiently far from the dissociating H2 molecule. The macroscopic diffusion coefficient of an H-adatom on Pd(111) is determined from molecular dynamics simulations with the help of Einstein formula for different surface temperatures, i.e., Ts=500K, 300K and 250K. An accelerated molecular dynamics method was developed in order to study the diffusion at low surface temperatures. In our approach, the acceleration is achieved by increasing the kinetic energy of the diffusing atom according to the Maxwell-Boltzmann distribution at a higher temperature and correcting the time scale in a consistent way. For testing the validity of our method, we performed simulations for the diffusion of H adatom on Pd(111) surface at T=300K and T=100K. The diffusion coefficient obtained from the accelerated MD method is in agreement with that obtained from the direct MD and TST methods. And the physical time scale can be extended to the order of microseconds

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Hernandez, Jean-Alexis. "Ab initio modeling of dense water ices at extreme conditions of pressure and temperature." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEN028/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous étudions la stabilité et les propriétés des glaces d’eau de haute pression (entre 5 et 300 GPa) et de haute température (entre 300 et 2000 K) comportant ou non des inclusions de NaCl dans leur structure cristalline. Pour attendre ces conditions propres aux intérieurs des exoplanètes océans, nous utilisons une approche théorique basée sur des dynamiques moléculaires ab initio. Nous montrons que l’analyse de la dynamique des liaisons entre hydrogènes et oxygènes permet de distinguer toutes les phases de la glace présentant une structure cubique volume-centrée. En particulier, nous présentons la première description ab initio de la phase plastique, et nous mettons en évidence la présence de multiples transitions dans la phase superionique. Ensuite, nous montrons que jusqu’à 5.9 % en masse de NaCl peuvent être inclus dans la structure de la glace à 1600 K. L’inclusion des ions Na+ et Cl- stimule le désordre orientationel des molécules d’eau par rapport à la glace d’eau pure. À partir de 2.5 % en masse de NaCl, la conduction superionique s’étend à l’ensemble de la gamme de pression étudiée, et la symétrisation des liaisons hydrogènes se produit à plus haute pression. Enfin, nous décrivons les structures de cœur des dislocations vis ayant des vecteurs de Burgers <110> et <111> dans la glace X à 80 GPa, ce qui constitue une étape préliminaire importante à la construction de lois rhéologiques pour les glaces cubiques de haute pression
In this thesis we study the stability and the properties of pure and NaCl-bearing dense water ices at high pressure (between 5 and 300 GPa) and high temperature (between 300 and 2000 K). To reach these conditions that correspond to the interiors of ocean exoplanets, we employ a theoretical approach based on ab initio molecular dynamics simulations. We show that a detailed analysis of the hydrogen bond dynamics allows to distinguish all the different ice phases presenting a body-centered cubic sub-lattice of oxygen atoms. In particular, we present the first ab initio description of the plastic phase of water ice. We also reveal the multiple transitions that occur in the superionic domain. Next, we show that ice VII' can incorporate up to 5.9 wt% NaCl in its structure at 1600 K. The inclusion of Na+ and Cl- ions enhances the orientation disorder of the water molecules in comparison to the pure ice. From 2.5 wt% NaCl, superionic conduction expands over the entire pressure range studied, and the hydrogen symmetrisation is shifted towards higher pressures. Last, we describe the <110> and <111> screw dislocation core structures of ice X at 80 GPa. This constitutes a first step towards the construction rheological laws for high-pressure cubic ices

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Merkas, Sonja. "Oligonucléotides à Porphyrines Pendantes : vers des Nano-Matériaux Multi-Porphyriniques Auto-Assemblés." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00259102.

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Abstract:

Les antennes collectrices d'énergie lumineuse du système photosynthétique sont constituées d'un grand nombre de pigments collecteurs de photons. L'extraordinaire efficacité de migration d'un état excité le long de ces pigments est attribuée à leur orientation parallèle et à leur positionnement favorable au sein des complexes collecteurs. Cet arrangement, contrôlé par des interactions faibles entre pigments et polypeptides, prend la forme de 3 anneaux qui constituent les antennes collectrices d'énergie lumineuse.
Dans le but d'organiser des porphyrines dans l'espace de façon similaire au système naturel, un squelette oligonucléotidique a été choisi pour l'élaboration de nanosystèmes multi-porphyriniques. C'est dans cette optique que nous avons réalisé la synthèse d'oligodeoxynucléotides fonctionnalisés par des porphyrines. La préparation de ces systèmes est fondée sur l'oligomérisation en O-3'et O-5' d'un dérivé de la 2'-deoxyuridine fonctionnalisé par une porphyrine. L'architecture de ces systèmes a été dessinée sur la base de liaisons rigides et souples. Dans le but d'imposer par la conformation de la chaîne oligonucléotidique une organisation parallèle aux porphyrines, ces dernières sont greffées en C-5 de l'uracile par un espaceur rigide et les uridines reliées entre elles par une liaison souple. Un mono-, un di-, un tetra- et un octa-deoxynucléotides à porphyrines pendantes ont notamment été synthétisés.
Un agencement approprié des porphyrines base-libre et métallées au Zn(II) au sein du fil moléculaire oligonucléotidique a permis de mettre en évidence un transfert d'énergie de l'état excité de la porphyrine de Zn(II) vers les porphyrines base-libre. On observe une nette contribution de la porphyrine de Zn(II) à l'émission des porphyrines base-libre.
La série des oligonucléotides a été métallée au Zn(II) dans le but d'examiner l'effet du degré d'oligomérisation de ces architectures moléculaires sur leur capacité de complexation de bases bidendates telle que le DABCO. Nous avons pu montrer que la coordination de DABCO est favorisée au fur et à mesure de l'élévation du degré d'oligomérisation grâce à la pré-organisation conformationnelle qui s'instaure au sein du squelette oligonucléotidique.
Enfin, nous nous sommes intéressés à l'auto-assemblage par liaisons hydrogène que peut établir la base nucléique uracile avec un synton complémentaire telle que la triazine fonctionnalisée par des porphyrines. Des études quantitatives de stabilisation des architectures supramoléculaires ont mis en évidence des interactions intermoléculaires secondaires de type p-p entre les porphyrines au sein du complexe supramoléculaire formé.

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Bernadet, Philippe. "Propriétés spectroscopiques de complexes formes entre un hydracide (HCl, HBr, HI)) et l'oxyde d'éthylène (EO) en matrice d'argon et d'azote : analyse du profil de la bande d'absorption HCl des complexes H(D)Cl:EO et H(D)Cl:dimethylether et étude." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066355.

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Cherchour, Mustapha. "Etude de la production d'ions hydrogène lents et de leur interaction avec les surfaces clivées de semi-conducteurs (GaAs, InP)." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066202.

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Abstract:

Une cellule d'excitation utilisant le bombardement électronique des molécules d'un gaz a été mise au point pour servir de source d'ions dans les études et les traitements de surface de semi-conducteurs sous ultravide. Elle communique avec l'enceinte principale par un trou de petit diamètre et fournit un flux directif d'ions de faible énergie. Cette cellule a été utilisée pour étudier, par spectroscopie de rendement de photoémission au seuil, l'interaction d'ions H2+ avec la surface (110) clivée de GaAs et InP. Un phénomène caractéristique de ces surfaces fortement hydrogénées a permis de mettre en évidence un processus d'érosion couche par couche avec GaAs.

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Tsiamantas, Christos. "Synthesis and structure-stability relationship of aromatic helical foldamers." Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0029/document.

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Abstract:

Au niveau moléculaire, les fonctions des motifs hélicoïdaux sont souvent associées à la stabilité de cesarchitectures. Par exemple, lorsqu’une hélice α est isolée de la structure tertiaire des protéines, celle-cidevient alors flexible et perd son activité. Afin de contrôler la rigidité de ces architectures, différentesapproches ont été proposées dont la construction d’édifices moléculaires repliés de façon contrôlée : lesfoldamères. Notre équipe s’intéresse aux foldamères d’oligoamide aromatique hélicoïdaux et à l’heureactuelle plusieurs études ont déjà été menées afin de comprendre les facteurs influant la stabilité de telleshélices: la longueur de l’oligomère, le solvant et l’effet de l’introduction d’un espaceur aliphatique dans laséquence. Lors de ce travail nous nous sommes tout d’abord intéressés à la capacité de repliement de cinqmonomères aromatiques couramment utilisés pour la préparation de foldamères. Leur contribution dans lastabilité hélicoïdale du système a été évaluée par RMN, diffraction des rayons-X et HPLC chirale dynamique.Inspirés par le rôle des ponts disulfure dans les protéines, nous avons décidé d’explorer l’effet d’une telleliaison sur la stabilité des hélices d’oligoamide aromatique. Deux composés contenant une liaison disulfureintramoléculaire ou deux liaisons intermoléculaires ont été synthétisés et leur stabilité étudiée par RMN, HPLCChiral et Dichroïsme circulaire.Enfin, la synthèse d’hélices moléculaires de grandes dimensions (assimilables à celles de polymèresmonodisperses) a été réalisée par une approche convergente de triplement de longueur de segment via laformation de liaisons anhydrides entre blocs oligomériques
At the molecular level, the functions of helical patterns are often directly associated with the stability of thesearchitectures, (in α-helices). For example, upon removal of such an entity from the protein’s tertiary structure,the peptidic helix becomes flexible and thus inactive. In order to control the rigidity of these architectures,several strategies have been used and the construction of completely artificial well folded molecules known asfoldamers is one them. Our group mainly focuses on helical aromatic oligoamide foldamers and to dateseveral studies have been carried out to investigate factors affecting the helical stability; the influence ofoligomer length, solvent effects and the effect of aliphatic linkers within a helical aromatic sequence.In the present study we investigate the helical propensity of five commonly used aromatic monomers infoldamer synthesis and by using NMR spectroscopy, X-ray crystallography and dynamic chiral HPLC weevaluate their contribution in helical stability. Additionally, inspired by the role of disulfide bonds in proteins wedecided to explore their effect on helical stability. For this reason intra- and inter-molecularly disulfide bondedcompounds were designed and synthesized. Their stability was studied using NMR spectroscopy, chiral HPLCand CD experiments.Finally, the synthesis of mono-disperse helical strings of polymeric dimensions through a convergent, segmenttripling strategy has been developed. This protection/deprotection free synthesis was carried out byconnecting oligomeric blocks via a labile anhydride functionality

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Boutalib, Abderrahim. "Etude théorique de la surface de potentiel du système HO::(2) + H. : Influence de la corrélation électronique." Pau, 1986. http://www.theses.fr/1986PAUU3009.

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Calcul des géométries du points de sille et des barrières d'activation pour les réactions d'abstraction (HO::(2) + H->H::(2) + O::(2)) et d'approche concertée (HO::(2) + H->H::(2)O + O) pour la méthode SDCI à l'ordre d'une base DZ dans la région de valence, augmentée par des orbitales de polarisation de type D sur chaque atome O. Evaluation des paramètres cinétiques dans le cadre de la théorie de l'état de transition : énergies d'activation et constantes de vitesse. Faible probabilité du mécanisme de réaction concertée

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Salama, Farid. "Etude de la photoexcitation dans l'ultra-violet lointain des halogènes piégés en matrice de gaz rare à basse température et étude de leur ionisation simple et double par impact protonique en phase gazeuse." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066213.

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Abstract:

I. Etude des mécanismes de relaxation mis en jeu dans Cl2, Br2, I2 isolés en matrice, après excitation en UV proche ou lointain : émission structurée (transitions vibroniques) pour Cl2en UV proche et transitions électroniques avec interaction Rydberg-Valence en UV lointain; émission dans le visible pour Br2 et I2 quelle que soit l'énergie d'excitation; étude théorique des processus de relaxation. II. Observation d'ions moléculaires simplement ou doublement chargés, formés par échange de charge simple ou double étudié par spectrométrie de translation; analyse des règles de sélection : conservation du spin et observation des seuls états singlets pour Cl2, influence croissante du couplage spin-orbite lorsqu'on passe de Cl2, à Br2 puis I2.

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Dissertations / Theses on the topic 'Hydrogels moléculaires'

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